O fortalecimento do cobre metálico por partículas cerâmicas é atribuído principalmente a vários mecanismos:

1. Reforço do limite do grão:Partículas cerâmicas podem atuar como pontos eficazes de fixação do limite do grão. Eles dificultam o movimento dos limites dos grãos durante a deformação, fortalecendo assim a matriz de cobre. A presença de partículas cerâmicas restringe o crescimento dos grãos, resultando em uma estrutura de grãos mais fina. Grãos mais finos proporcionam maior resistência ao movimento de deslocamento, levando a maior resistência.

2. Interações deslocamento-partícula:Partículas cerâmicas podem interagir com deslocamentos na matriz de cobre. Luxações são defeitos de linha que podem se mover e causar deformação plástica no material. Partículas cerâmicas podem atuar como obstáculos ao movimento das discordâncias, fazendo com que as discordâncias se dobrem ou se curvem em torno delas. Isto requer energia adicional para que as discordâncias superem as partículas, resultando em aumento da resistência à deformação plástica e, assim, no fortalecimento do cobre.

3. Deflexão e ponte de fissuras:Partículas cerâmicas também podem contribuir para o endurecimento do cobre. Quando o material é submetido a tensões externas, fissuras podem iniciar e propagar-se. A presença de partículas cerâmicas pode desviar o trajeto dessas fissuras, fazendo com que elas sigam um caminho mais tortuoso. Isto aumenta a energia necessária para a propagação de trincas e aumenta a tenacidade à fratura do compósito cobre-cerâmica.

4. Transferência de carga:Partículas cerâmicas também podem servir como componentes de suporte de carga dentro da matriz de cobre. Eles podem suportar parte da carga aplicada, reduzindo a tensão na matriz de cobre. Este mecanismo de compartilhamento de carga contribui para a resistência geral e o desempenho mecânico do material compósito.

5. Fortalecimento de Orowan:Em alguns casos, as partículas cerâmicas podem atuar como fortes obstáculos que impedem o movimento das luxações. Quando as discordâncias encontram uma partícula, elas podem contornar a partícula ou ser presas por ela. A energia necessária para que o deslocamento contorne a partícula é conhecida como tensão de Orowan. A presença das partículas aumenta a tensão de Orowan, levando ao aumento da resistência do material.

Os mecanismos de reforço específicos que dominam um compósito cobre-cerâmica dependem do tamanho, forma, fração volumétrica e distribuição das partículas cerâmicas, bem como das propriedades da matriz de cobre e da natureza da interface entre os dois materiais.