Influência da adição de Co e Ni e da taxa de resfriamento na microestrutura de solidificação, nas propriedades mecânicas e na corrosão de ligas Al-Si-Cu-Zn-Fe
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17261 |
Resumo: | An important strategy by 2050 will be to transform the production of recycled Al-Si alloys as a viable and sustainable source to reach the global demand for Al. The challenge will be to mitigate the deleterious effects caused mainly by the presence of the Fe element in these alloys. An alternative is to modify the composition of the alloy by adding a modifying agent and thus obtaining changes in its properties. Thus, this work examined two different alloy groups of typical industrial scraps: one representing low solute Al-Si alloys, Al-7%Si-0.6%Fe-0.35%Cu-0.25% Zn and another with a high solute content, Al-8%Si-0.8%Fe-2.5%Cu-1.0%Zn, (in wt.%). These alloys were independently modified using Co and Ni and evaluated regarding their as-cast structures. The presence of both Fe-contaning α and β phases was observed in samples solidified under cooling rates of about 10-1 a 102 oC/s by directional solidification (DS) and copper mold centrifugal casting, (C). High solute contents turned the Al-rich dendrites morphologies and, therefore, a substantial microstructural refinement was attained. Large range microstructure maps were obtained with λ1 and λ2 (35 µm – 502 µm; 4.3 µm – 31 µm, for low contents) and (37.5 µm – 331 µm; 10 µm – 32 µm, for high contents) associated with solidification thermal variables. The Co additions of 0.5 wt% and 0.7 wt%, reached higher values of tensile strength (201 MPa) without major losses in ductility (~10%). The corrosion resistance of the Al-7%Si-0.6%Fe-0.35%Cu-0.25%Zn-0.5%-Ni alloy was superior to the other tested alloys in conditions of long periods of exposure through immersion tests. |
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Xavier, Marcella Gautê CavalcanteSpinelli, José Eduardohttp://lattes.cnpq.br/8882038118634925http://lattes.cnpq.br/146146537358324803363993-b1ea-4c09-965f-9e552e0735392023-01-23T17:38:01Z2023-01-23T17:38:01Z2022-11-28XAVIER, Marcella Gautê Cavalcante. Influência da adição de Co e Ni e da taxa de resfriamento na microestrutura de solidificação, nas propriedades mecânicas e na corrosão de ligas Al-Si-Cu-Zn-Fe. 2022. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17261.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17261An important strategy by 2050 will be to transform the production of recycled Al-Si alloys as a viable and sustainable source to reach the global demand for Al. The challenge will be to mitigate the deleterious effects caused mainly by the presence of the Fe element in these alloys. An alternative is to modify the composition of the alloy by adding a modifying agent and thus obtaining changes in its properties. Thus, this work examined two different alloy groups of typical industrial scraps: one representing low solute Al-Si alloys, Al-7%Si-0.6%Fe-0.35%Cu-0.25% Zn and another with a high solute content, Al-8%Si-0.8%Fe-2.5%Cu-1.0%Zn, (in wt.%). These alloys were independently modified using Co and Ni and evaluated regarding their as-cast structures. The presence of both Fe-contaning α and β phases was observed in samples solidified under cooling rates of about 10-1 a 102 oC/s by directional solidification (DS) and copper mold centrifugal casting, (C). High solute contents turned the Al-rich dendrites morphologies and, therefore, a substantial microstructural refinement was attained. Large range microstructure maps were obtained with λ1 and λ2 (35 µm – 502 µm; 4.3 µm – 31 µm, for low contents) and (37.5 µm – 331 µm; 10 µm – 32 µm, for high contents) associated with solidification thermal variables. The Co additions of 0.5 wt% and 0.7 wt%, reached higher values of tensile strength (201 MPa) without major losses in ductility (~10%). The corrosion resistance of the Al-7%Si-0.6%Fe-0.35%Cu-0.25%Zn-0.5%-Ni alloy was superior to the other tested alloys in conditions of long periods of exposure through immersion tests.Uma estratégia importante até 2050 será transformar a produção de ligas recicladas de Al-Si em uma fonte viável e sustentável a fim de atender a demanda mundial por Al. O desafio estará em mitigar os efeitos deletérios causados principalmente pela presença do elemento Fe nessas ligas. Uma alternativa trata-se em modificar a composição da liga pela adição de um agente modificador e assim, obter mudanças em suas propriedades. Desta forma, este Doutorado examinou dois diferentes grupos de composições das sucatas industriais típicas: um representando ligas de Al-Si com baixos teores de solutos, Al-7%Si-0,6%Fe-0,35%Cu-0,25%Zn e outro com altos teores de solutos, Al-8%Si-0,8%Fe-2,5%Cu-1,0%Zn. Estas ligas foram modificadas utilizando Co e Ni e avaliadas quanto as suas estruturas de solidificação. Foi observada a presença de ambas as fases α e β contendo Fe em amostras solidificadas sob taxas de resfriamento da ordem de 10-1 a 102 oC/s por meio de solidificação direcional (SD) e da centrifugação em molde de cobre (C). Altos teores de solutos alteraram a morfologia das dendritas ricas em Al formadas, percebendo-se um refinamento microestrutural substancial. Mapeamentos microestruturais com amplos intervalos foram alcançados de λ1 e λ2 (35 µm – 502 µm; e 4,3 µm – 31 µm, para baixos teores) e (37,5 µm – 331 µm; e 9,9 µm – 32 µm, para altos teores), sendo associados às variáveis térmicas de solidificação. Adições de Co em teores de 0,5% e 0,7%, em peso, garantiram valores superiores de resistência mecânica (201 MPa), sem maiores prejuízos na ductilidade (~10%). A resistência à corrosão da liga Al-7%Si-0,6%Fe-0,35%Cu-0,25%Zn-0,5%-Ni foi superior às demais ligas nas condições de longos períodos de exposição por meio de ensaios de imersão.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Processo n°140457/2018-6, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Processo nº 88887.190655/2018-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior/Comitê Francês de Avaliação da Cooperação Universitária com o Brasil (CAPES/ COFECUB)Código de Financiamento 001, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessLigas recicladas de AlSolidificaçãoIntermetálicos de AlFeSiPropriedades mecânicas de traçãoResistência à corrosãoRecycling aluminum alloysSolidificationAlFeSi intermetallicsTensile propertiesCorrosion propertiesENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAInfluência da adição de Co e Ni e da taxa de resfriamento na microestrutura de solidificação, nas propriedades mecânicas e na corrosão de ligas Al-Si-Cu-Zn-FeInfluence of Co and Ni addition and cooling rate on the solidification microstructure, mechanical properties and corrosion of Al-Si-Cu-Zn-Fe alloysinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis6006008fc158b0-a390-45b3-a0bc-c39839f98f75reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/3/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD53ORIGINALMarcella Gautê Cavalcante Xavier - Tese.pdfMarcella Gautê Cavalcante Xavier - Tese.pdfapplication/pdf22089487https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/1/Marcella%20Gaut%c3%aa%20Cavalcante%20Xavier%20-%20Tese.pdf26211921f43396c583a425e50253b016MD51BCO carta comprovante autoarquivamento.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento.pdfapplication/pdf252096https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf22cce620f6511df5f56778a24dc0aa8fMD52TEXTMarcella Gautê Cavalcante Xavier - Tese.pdf.txtMarcella Gautê Cavalcante Xavier - Tese.pdf.txtExtracted texttext/plain290037https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/4/Marcella%20Gaut%c3%aa%20Cavalcante%20Xavier%20-%20Tese.pdf.txtb5cdf45d1b380deb074c4c6875960118MD54BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtExtracted texttext/plain1521https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.txtaac031b1e7bf413a1f48fcfa78e2c3c7MD56THUMBNAILMarcella Gautê Cavalcante Xavier - Tese.pdf.jpgMarcella Gautê Cavalcante Xavier - Tese.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6912https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/5/Marcella%20Gaut%c3%aa%20Cavalcante%20Xavier%20-%20Tese.pdf.jpg54985ae2298f7fcb9f137146d73f4d1bMD55BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10805https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.jpg3f4e48267e3a59b78a4358a3ee4f52dcMD57ufscar/172612023-09-18 18:32:20.085oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/17261Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:20Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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