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

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Xavier, Marcella Gautê Cavalcante
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
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.
id SCAR_77b69cca51afe6f46c6f507bfe770354
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/17261
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str 4322
spelling 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
dc.title.por.fl_str_mv 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
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Influence of Co and Ni addition and cooling rate on the solidification microstructure, mechanical properties and corrosion of Al-Si-Cu-Zn-Fe alloys
title 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
spellingShingle 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
Xavier, Marcella Gautê Cavalcante
Ligas recicladas de Al
Solidificação
Intermetálicos de AlFeSi
Propriedades mecânicas de tração
Resistência à corrosão
Recycling aluminum alloys
Solidification
AlFeSi intermetallics
Tensile properties
Corrosion properties
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
title_short 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
title_full 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
title_fullStr 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
title_full_unstemmed 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
title_sort 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
author Xavier, Marcella Gautê Cavalcante
author_facet Xavier, Marcella Gautê Cavalcante
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1461465373583248
dc.contributor.author.fl_str_mv Xavier, Marcella Gautê Cavalcante
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Spinelli, José Eduardo
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8882038118634925
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 03363993-b1ea-4c09-965f-9e552e073539
contributor_str_mv Spinelli, José Eduardo
dc.subject.por.fl_str_mv Ligas recicladas de Al
Solidificação
Intermetálicos de AlFeSi
Propriedades mecânicas de tração
Resistência à corrosão
topic Ligas recicladas de Al
Solidificação
Intermetálicos de AlFeSi
Propriedades mecânicas de tração
Resistência à corrosão
Recycling aluminum alloys
Solidification
AlFeSi intermetallics
Tensile properties
Corrosion properties
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Recycling aluminum alloys
Solidification
AlFeSi intermetallics
Tensile properties
Corrosion properties
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
description 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.
publishDate 2022
dc.date.issued.fl_str_mv 2022-11-28
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2023-01-23T17:38:01Z
dc.date.available.fl_str_mv 2023-01-23T17:38:01Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv XAVIER, 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.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17261
identifier_str_mv XAVIER, 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.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17261
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
dc.relation.authority.fl_str_mv 8fc158b0-a390-45b3-a0bc-c39839f98f75
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/3/license_rdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/1/Marcella%20Gaut%c3%aa%20Cavalcante%20Xavier%20-%20Tese.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/4/Marcella%20Gaut%c3%aa%20Cavalcante%20Xavier%20-%20Tese.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/5/Marcella%20Gaut%c3%aa%20Cavalcante%20Xavier%20-%20Tese.pdf.jpg
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17261/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv f337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aec
26211921f43396c583a425e50253b016
22cce620f6511df5f56778a24dc0aa8f
b5cdf45d1b380deb074c4c6875960118
aac031b1e7bf413a1f48fcfa78e2c3c7
54985ae2298f7fcb9f137146d73f4d1b
3f4e48267e3a59b78a4358a3ee4f52dc
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802136416453394432