Propriedades mecânicas de alumínio sinterizado em micro-ondas com reforço de esferas de carbono ou partículas de vidro

• Autor(a) principal: SANTOS, Marcos Cirilo
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3327
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA; Reaproveitamento; Alumínio; Metalurgia do pó; Reforço; Sinterização; Forno de micro-ondas

O alumínio é um material muito estudado e empregado nos mais variados projetos e setores da economia devido a um conjunto de propriedades interessantes que atribuem a esse material, facilidade em processos de usinabilidade, fundição e até mesmo de reciclagem. A metalurgia do pó é uma metodologia muito eficiente empregada tanto na produção de compósitos de alumínio, visando obter propriedades mecânicas significativas, que possam atender às diversas aplicações requeridas pela indústria, tais como altos valores de dureza, módulo de elasticidade e limite de resistência. Pesquisadores vêm estudando tanto a inserção de materiais de reforços quanto metodologias alternativas para a sinterização de produtos à base de pós de alumínio, com o objetivo de controlar suas propriedades mecânicas. O grande desafio é atingir esse objetivo empregando metodologias que sejam sustentáveis e amigáveis ao meio ambiente. Neste contexto, com foco no reaproveitamento de rejeitos e resíduos oriundos de materiais descartados, foram utilizados neste trabalho, materiais de reforço obtidos a partir de partículas de vidro, produzidas por meio da moagem de vidrarias descartadas em laboratórios e/ou microesferas de carbono, produzidas a partir de resíduos de fibra de coco. A utilização desses reforços na produção de compósitos à base de alumínio, utilizando a metalurgia do pó e a sinterização em micro-ondas, passa a ser uma alternativa altamente promissora. Assim, neste trabalho, o método de sinterização em micro-ondas foi utilizado para produzir compósitos baseados em matriz de alumínio contendo reforços de partículas de vidro borossilicato e microesferas de carbono, produzidas a partir de fibra de coco pelo método hidrotermal assistido por micro-ondas. Os materiais de reforços, obedecendo a proporções que variaram entre 0,1 e 10,0% em massa, foram misturados ao pó de alumínio comercial puro, utilizando moinho de jarro convencional. As esferas de carbono utilizadas apresentavam diâmetros médios de 4,0 µm e o diâmetro médio das partículas do pó de vidro eram 8,9 µm. O estudo sobre a otimização do tempo utilizado para as misturas os pós de alumínio aos pós de esferas de carbono (AL-EC) e, os pós de alumínio aos pós de partículas de vidro (AL-PV) foram realizados, revelando que a mistura feita em moinho de bolas horizontal, a seco, por 9 horas leva à obtenção das misturas mais homogêneas. Os pós obtidos a partir das misturas, AL-EC e AL-PV, foram compactados, por prensagem uniaxial, em formato de discos utilizando uma matriz metálica. Posteriormente, os discos foram sinterizados a 600ºC durante 60 minutos em forno de micro-ondas. Para estudos comparativos, amostras de alumínio puro foram sinterizadas em micro-ondas nas mesmas condições que as amostras contendo os reforços, e foram sinterizadas em forno convencional. Medidas de densificação, bem como análises de difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foram realizadas nas amostras estudadas. A caracterização das propriedades mecânicas foi conduzida por meio de medidas de microdureza e ensaios de resistência à flexão, ou à ruptura transversal (TRS). As amostras de AL puro apresentaram microdureza de 65,50 HV e TRS de 103,4 Mpa. As amostras de AL-PV e AL-EC apresentaram melhorias em suas propriedades mecânicas com relação ao alumínio puro. As amostras contendo 1% de reforço de pó de vidro apresentaram microdureza de 99,29 HV e resistência à flexão de 105,0 MPa, enquanto as amostras contendo de 1% de esferas de carbono apresentaram microdureza de 75,52 HV e resistência a flexão de 82,3 MPa obtendo importantes alterações nas propriedades mecânicas dos compósitos produzidos.