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Investigação da Microestrutura, Propriedades Mecânicas e Resistência ao Desgaste da liga Al-15%Si-1%Bi solidificada direcionalmente
Cleiton Luiz Pereira, José Eduardo Spinelli, Leonardo F Gomes

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


Ligas de Al-Si são apontadas como favoráveis em relação aos custos e capazes de atender todas as propriedades necessárias para o bom funcionamento de componentes utilizados na indústria automotiva. Estas ligas possuem uma ampla gama de aplicações industriais devido à alta resistência em relação ao peso, boa fluidez, resistência à corrosão e alta produtividade. Considerado como um indicativo de qualidade em relação a muitas propriedades, a morfologia do silício (Si) tem sido extensivamente estudada. Resultados anteriores demonstraram que o crescimento de glóbulos de Si foi obtido para taxas de resfriamento superiores a 55 K/s, enquanto a mistura de fibras e glóbulos para taxas superiores a 9 K/s durante a formação de Si eutético. Atualmente, o uso do Al secundário tem sido crescente nas indústrias, sendo indicado como uma estratégia para reduzir a produção inicial de energia da cadeia produtiva de Al. Algumas desvantagens no uso de Al secundário podem ser observadas, principalmente associadas à contaminação elementar. O bismuto (Bi) pode fazer parte da composição das ligas de Al-Si como um aditivo ou uma contaminação. Portanto, os efeitos da presença de Bi, ainda não são bem compreendidos, especialmente quando são destacados os aspectos da microestrutura e propriedades mecânicas. Sendo assim, é de fundamental importância uma análise mais aprofundada deste âmbito. No presente trabalho, a liga hipereutética Al-15%Si (% em peso) foi modificada com a adição de 1,0% em peso de Bi objetivando comparar seu efeito na morfologia das fases que formam a microestrutura e nas propriedades de tração/desgaste. Para realizar essa comparação, foram utilizados dados anteriormente disponíveis na literatura para a liga binária de Al-15%Si. Amostras caracterizadas por taxas de resfriamento distintas foram geradas por solidificação direcional transitória da liga ternária Al-Si-Bi. As variações experimentais do espaçamento eutético foram comparadas entre si com base em suas tendências. Além disso, as morfologias fases Si e Bi foram mapeadas em função de parâmetros que definem o histórico de processamento, isto é, taxas de resfriamento e velocidades de crescimento. O Si apresentou morfologia lamelar praticamente prevalente ao longo do comprimento do lingote enquanto que o Bi cresceu na forma globular. Foi observado que a adição de baixo teor de Bi (~ 1%) permitiu resistência à tração e ductilidade de ~ 200MPa e ~ 10% respectivamente. Estes valores são comparáveis aos relatados na literatura para ligas de Al-Si contendo teores de Bi superiores a 1% em peso. As variações no volume desgastado foram significativas em ambas as ligas com maiores volumes perdidos para a liga sem dopagem de Bi. Foi evidenciado que uma distribuição mais homogênea das partículas de Bi na microestrutura é benéfica para a redução do volume desgastado.


Palavras-chave


ligas de Al, bismuto, desgaste, microestrutura.

Referências


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