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Solidificação rápida da liga Al-10%Si-0,45%Mg-0,4%Sc por atomização por impulso e efeitos decorrentes de tratamento térmico
Carlos Eduardo dos Santos Junior, José Eduardo Spinelli, Rodrigo Reyes, Leonardo Gomes

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


Acompanhando as tendências das indústrias aeronáutica e de impressão 3D no emprego de ligas de Alumínio (Al) alternativas e com propriedades superiores, este estudo busca melhor compreensão das características microestruturais da liga Al-10%Si-0,45%Mg-0,4%Sc. As propriedades de aplicação da liga ternária Al-10%Si-0,45%Mg puderam ratificar a escolha desta composição como base. A adição de escândio (Sc) visa melhorar ainda mais as propriedades mecânicas, especialmente a resistência mecânica e ductilidade. Os pós gerados por atomização foram divididos em quatro faixas de tamanho: <125 mm, 212 - 250 mm, 355 - 425 mm, 600 - 700 mm. Estes foram caracterizados quantitativamente com relação à microestrutura celular/dendrítica, por microscopia ótica, cujos valores de espaçamento variaram entre 1,5 mm e 5,5 mm. Alem disso medidas de dureza Vickers foram realizadas, com variaçoes entre 105 HV e 120 HV, bem superiores aos valores da ordem de 80-90 HV para a liga ternária Al-Si-Mg, conforme literatura. Foi utilizada a microscopia eletrônica de varredura (MEV) para identificar as morfologias do Silício (Si) presentes na liga, as quais variaram entre as formas de fibras a placas alongadas e ramificadas. Visando avaliar a liga Al-Si-Mg-Sc em outra condição de processamento, foram simulados tratamentos térmicos por DSC. Nesta etapa utilizou-se a faixa de pós <125 mm, cuja taxa de resfriamento foi superior na etapa de atomização. No tratamento foram utilizadas taxas de aquecimento de 15K/min e de resfriamento de 60K/min (acelerado por N2), com manutenção de temperaturas de 170ºC e 220ºC, estabalecendo isotermas de 10, 20, 30, 40, 50 e 60 min antes do resfriamento.  Foi possível observar a estabilidade térmica da liga Al-Si-Mg-Sc quando submetida a temperaturas de até 220ºC, por até 20 minutos, já que a dureza permaneceu praticamente inalterada. A Avaliação de dureza, da fase contendo Sc e da morfologia do Si para a faixa de pó <125 mm em função da variação de temperatura de tratamento térmico foi realizada também por DSC seguindo as mesmas taxas do tratamento anterior, sem estabelecimento de isoterma, nas seguintes temperaturas de pico: 255°C, 270ºC, 300ºC, 330ºC e 360ºC. Com as análises feitas nestas últimas faixas de temperatura foi possível identificar um pico de precipitação das fases ricas em Sc em aproximadamente 255 ºC. Também foi observado ligeiro aumento nas durezas das amostras tratadas em 255 ºC e 270 ºC, obtendo-se médias de 125 HV e 130 HV, respectivamente. Em temperaturas maiores (300 ºC a 360 ºC), por conta do mecanismo de precipitação de Sc concorrer com o relaxamento de tensões originadas na atomização da liga e provável crescimento da fase Al3Sc há uma redução da dureza (entre 100 HV e 120 HV). Pode-se concluir que os tratamentos térmicos realizados a 255 ºC e a 270 ºC foram efetivos para a melhoria da resistência mecânica da liga atomizada Al-10%Si-0,45%Mg-0,4%Sc.


Palavras-chave


ligas de Al, atomização, microestrutura.

Referências


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