Caracterização das propriedades de alumínio fundido (SAE J425 323) com acréscimo de grafeno processados em atmosfera inerte em um forno a indução eletromagnética

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dc.contributor.advisorSilva, Sidney Nicodemos da
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7979338384555091
dc.contributor.authorIrias, Luiz Gonzaga Caminhas
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1567446589045181
dc.contributor.refereeSilva, Sidney Nicodemos da
dc.contributor.refereeCalado, Claudinei Rezende
dc.contributor.refereeVieira, Almir Gonçalves
dc.contributor.refereeDafe, Sara Silva Ferreira
dc.date.accessioned2026-06-15T21:36:19Z
dc.date.available2026-06-15T21:36:19Z
dc.date.issued2025-08-22
dc.description.abstractA mudança climática é um dos desafios mais críticos que o mundo enfrenta atualmente e a produção de matérias com baixa emissão de carbono e alta performance em comparação aos atuais utilizados vem sendo estudados de várias formas por fabricantes, e a otimização de novos materiais para eletrificação com elevada condução elétrica e térmica são uma parte importante da solução. Tecnologias de cabos elétricos, baterias e motores elétricos estão em evidência, como também suas matérias primas essenciais para a suas produções. Propriedades como reciclabilidade, elevada resistência mecânica, alta condução elétrica e térmica e baixa densidade são fundamentais (e responsáveis) por manter o foco na demanda sem perder o compromisso com o impacto ambiental. Recentemente tem sido desenvolvido nanocompósitos de materiais metálicos que possuem expectativa em atender à essas propriedades tanto no alumínio quanto no cobre nos nanocompósitos contendo grafeno. Este nanocompósitos têm se provado ser um excelente substituto, atendendo as normas técnicas para os cabos elétricos de cobre com suas condutividades superior a 60%, e para as carcaças de motores de alumínio fundido apresentando maiores dissipações térmicas, e possuindo significante resistência mecânica e alta reciclabilidade. Neste contexto, a presente proposta de mestrado trata da produção e caracterização de nanocompósito de matriz da liga de alumínio (SAE 323), reforçados com nanomateriais à base de grafeno. O material grafênico a ser utilizado possuirá até 30 camadas, e será adicionado nas proporções de 0,5%, 1%, 1,5% e 2% m/m. Serão avaliado parâmetros de processamento pela técnica de fundição com atmosfera inerte com gás nitrogênio (N2) em forno de indução eletromagnética seguido de tratamento térmico, e posteriormente serão realizadas os ensaios de caracterizações físico-químicas e microestruturais que serão: Análise química, MEV/EDS, DRX (para a determinação da porcentagem de carbono, determinação da incorporação, dispersão de frações de grafenos e como também avaliar as morfologias) e para elétricos e térmicos como: durezas HV, resistência elétrica e difusividade térmica dos nanocompósitos (para avaliar as propriedades mecânicas, propriedades elétricas (resistividade elétrica) e propriedades térmicas (difusão térmica). A proposta deste estudo é adquirir uma melhor dispersão do grafeno propiciada através das correntes parasitas do forno de indução eletromagnética e o lingotamento das matrizes metálica fundida, avaliando aumento as propriedades do nanocompósito em relação as da liga de alumínio e em relação a mesma otimização da liga fundida em forno elétrico. A questão central da proposta a ser avaliada é a produtibilidade e reprodutividade do nanocompósito de matriz metálica com reforço de grafeno para eventual uso em escala industrial.
dc.description.abstractotherClimate change is one of the most critical challenges currently facing the world and the production of materials with low carbon emissions and high performance compared to those currently used has been studied in various ways by manufacturers, and the optimization of new materials for electrification with High electrical and thermal conduction are an important part of the solution. Electrical cable, battery and electric motor technologies are in evidence, as are their essential raw materials for their production. Properties such as recyclability, high mechanical resistance, high electrical and thermal conduction and low density are fundamental (and responsible) for maintaining a focus on demand without losing commitment to environmental impact. Recently, nanocomposites of metallic materials have been developed that are expected to meet these properties in both aluminum and copper in graphene-containing nanocomposites. These nanocomposites have proven to be an excellent substitute, meeting technical standards for copper electrical cables with conductivities greater than 60%, and for cast aluminum motor casings, presenting greater thermal dissipation, and having significant mechanical resistance and high recyclability. In this context, the present master's proposal focuses on the production and characterization of a nanocomposite based on an aluminum alloy matrix (SAE 323), reinforced with graphene-based nanomaterials. The graphene material to be used will have up to 30 layers and will be added in proportions of 0.5%, 1%, 1.5%, and 2% by weight. Processing parameters will be evaluated using a casting technique in an inert nitrogen (N?) atmosphere in an electromagnetic induction furnace, followed by heat treatment. Subsequently, physicochemical and microstructural characterization tests will be carried out, including: chemical analysis, SEM/EDS, XRD (to determine carbon content, incorporation, dispersion of graphene fractions, and to assess morphologies), as well as electrical and thermal tests such as: HV hardness, electrical resistivity, and thermal diffusivity of the nanocomposites (to evaluate mechanical, electrical, and thermal properties). The aim of this study is to achieve better graphene dispersion facilitated by the eddy currents of the electromagnetic induction furnace and the casting of the molten metal matrix, assessing the enhancement of the nanocomposite's properties compared to the aluminum alloy and to the same optimization performed in an electric furnace. The central question of the proposal to be evaluated is the producibility and reproducibility of the graphene-reinforced metal matrix nanocomposite for potential industrial-scale application.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/2740
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais
dc.subjectGrafeno
dc.subjectAlumínio
dc.subjectNanocompósitos (Materiais)
dc.subjectFundição
dc.subjectIndução eletromagnética
dc.subjectForno Elétrico
dc.subjectCabos elétricos
dc.titleCaracterização das propriedades de alumínio fundido (SAE J425 323) com acréscimo de grafeno processados em atmosfera inerte em um forno a indução eletromagnética
dc.typeDissertação

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