Análise numérica e experimental dos efeitos dos solutos na macroestrutura, microestrutura e propriedades mecânicas na solidificação unidirecional de ligas binárias de alumínio em condições transientes de extração de calor

• Autor(a) principal: Felipe Júnior, Paulo
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/27137
• topic: Solidificação unidirecional; Espaçamentos dendríticos; Ligas de alumínio; Módulo de elasticidade e microdureza; Liga (Metalurgia); Liga binária; Engenharia Metalúrgica; Produção intelectual; Unidirectional solidification; Dendritic spacings; Aluminum alloys; Modulus of elasticity and microhardness

Ligas hipoeutéticas de Alumínio (Al­ 5% em peso de Cu, Al­ 5% em peso de Si e Al­ 5% em peso de Ni) foram adotadas neste presente trabalho para estudar o efeito associado de soluto s e parâmetros térmicos de solidificação sobre as propriedades mecânicas, macroestrutura e microestrutura. Ligas binárias foram solidificadas direcionalmente sob condições de fluxo de calor transitório, em experimentos de solidificação ascendente vertical. Os parâmetros térmicos de solidificação, tais como: velocidade de solidificação, taxa de resfriamento, gradiente de temperatura e tempo de solidificação local foram determinados experimentalmente a partir das curvas de resfriamento obtidas durante o proce sso de solidificação. Os valores dos parâmetros térmicos para a liga Al­ 5% em peso de Cu estão acima dos obtidos experimentalmente com Al­ 5% em peso de liga de Si e Al­ 5% em peso de liga de Ni; a diferença entre os valores dos parâmetros térmicos é devida à alta condutividade térmica na liga Al­Cu, o que favorece a maiores taxas de transferência de calor durante o processo de solidificação. As leis experimentais de crescimento relacionando o espaçamento entre braços dendríticos primários aos parâmetros térmicos foram determinadas, indicando que a velocidade de solidificação impacta de forma mais significativa nos espaçamentos dendríticos primários. A análise detalhada das propriedades mecânicas mostrou que a microdureza depende do espaçamento entre o braço primário, do elemento de liga e principalmente da velocidade de solidificação. Por outro lado, o espaçamento entre o braço primário parece não afetar o módulo de elasticidade, enquanto que a dita propriedade mecânica foi aumentada com a adição de soluto de níquel em aproximadamente 120% em relação à liga Al­Cu e 18% sobre a liga Al­Si.