Evolução microestrutural, dureza e resistência à corrosão de ligas ternárias do sistema Al-Si-Zn utilizadas em brasagem

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Kakitani, Rafael, 1992-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/3101
Resumo: Orientador: Noé Cheung
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Alternativamente, pode-se empregar a brasagem para a união permanente, no qual o metal de adição é inserido entre os metais bases e apenas ele é fundido, sendo que baixa distorção, boa produtividade e capacidade de unir materiais dissimilares são algumas das vantagens da brasagem. No caso da brasagem, a qualidade da junta é fortemente dependente do metal de adição, o qual deve possuir propriedades mecânicas e afinidade metalúrgica compatíveis com os metais bases, boa resistência à corrosão e temperatura liquidus inferior a 610 °C. As ligas comerciais para brasagem de Al são baseadas no sistema Al-Si, porém, são ligas com baixa resistência mecânica. Para melhorar o comportamento mecânico, outros elementos são adicionados, formando intermetálicos. Apesar de aumentar a resistência mecânica, tais intermetálicos podem levar à fragilização do metal de adição e redução da resistência à corrosão. Diante disso, o Zn pode ser um melhor elemento de liga, já que forma solução sólida na matriz de Al, melhorando tanto as propriedades mecânicas quanto a resistência à corrosão, e contribui na redução da temperatura liquidus. Logo, este trabalho visa propor novos metais de adição para a brasagem de ligas de Al, tomando como base o sistema Al-Si-Zn. Seis ligas Al-Si-Zn foram solidificadas sob uma ampla faixa de taxas de resfriamento e velocidades de solidificação, avaliando como tais parâmetros térmicos afetam a microestrutura dessas ligas. Após a identificação e caracterização das fases presentes na microestrutura, ensaios de microdureza Vickers e polarização potenciodinâmica linear foram realizados, permitindo estabelecer as propriedades relevantes. Com a finalidade de comparar, o metal de adição comercial Al-12%Si também foi analisado através do mesmo procedimento experimental adotado para as ligas Al-Si-Zn. Em conclusão, as propriedades do material foram correlacionadas com os parâmetros térmicos de solidificação e a microestrutura, ponderando o potencial das ligas Al-Si-Zn como metal de adição e as melhores condições para obter as propriedades desejadas. Dentre as ligas analisadas, a liga Al-9%Si-15%Zn apresentou os melhores atributos para um metal de adição, se destacando pela temperatura liquidus inferior a 570 °C, curto intervalo de solidificação, microdureza de 105 HV0,5 e boa resistência à corrosãoAbstract: Soldering Al alloys components is a huge challenge to the automobile industry because of the high hydrogen affinity and tendency to form oxides on the surface that lead to defects in the joint. Besides, these alloys have a high thermal expansion coefficient and thermal conductivity values which cause distortion of the component and thermal stresses buildup. Alternatively, brazing can be used in the permanent joining of Al components. In brazing, the filler metal is inserted between the base metals, and only the filler is melted, providing some advantages, as low distortion, good productivity, and the ability to join dissimilar materials. The quality of the joint is strongly related to the filler, which must have mechanical properties and metallurgical affinity compatible with the base metals, good corrosion resistance, and liquidus temperature below 610 °C. Commercial fillers to braze Al are based on the Al-Si system, however, these alloys have low mechanical resistance. To improve the mechanical behavior, other alloying elements are added, leading to the formation of intermetallics. Although the mechanical properties increase, such intermetallics can induce to embrittlement of the filler metal and a decrease in corrosion resistance. In this sense, Zn can be a better alloying element due to the improvement of mechanical properties and corrosion resistance through the solid solution, and also contributes to lower the liquidus temperature. Therefore, this work aims to propose new filler metals for the Al alloys brazing, based on the Al-Si-Zn system. Six Al-Si-Zn alloys were solidified under a wide range of cooling and growth rates, evaluating how the solidification thermal parameters affect the microstructure of these alloys. After the identification and characterization of the microstructure, Vickers microhardness and potentiodynamic polarization tests were carried out, allowing to establish the relevant properties. For comparison purposes, the commercial filler metal Al-12%Si was also analyzed using the same experimental procedure adopted for the Al-Si-Zn alloys. Finally, it was possible to correlate the material properties with the solidification thermal parameters and the microstructure, considering the potential of Al-Si-Zn alloys as filler, and the best conditions to obtain the desired properties. Among the analyzed alloys, the Al-9%Si-15%Zn alloy presented the best attributes for a filler metal, standing out for its liquidus temperature below 570 °C, short solidification interval, microhardness of 105 HV0.5 and good corrosion resistanceDoutoradoMateriais e Processos de FabricaçãoDoutor em Engenharia MecânicaCNPQ140781/2017-0[s.n.]Cheung, Noé, 1974-Zavaglia, Cecília Amélia de CarvalhoSoyama, JulianoGoulart, Pedro RobertoSandor, Leonardo TabordaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASKakitani, Rafael, 1992-20212021-12-20T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (123 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/3101KAKITANI, Rafael. Evolução microestrutural, dureza e resistência à corrosão de ligas ternárias do sistema Al-Si-Zn utilizadas em brasagem. 2021. 1 recurso online (123 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/3101. 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