Correlação entre microestruturas de solidificação e propriedades mecânicas e tribológicas de ligas Al-Sn-Cu e Al-Sn-Si

Resumo

A procura de relações entre parâmetros microestruturais e comportamentos mecânico e de resistência ao desgaste é fundamental para a pré-programação das propriedades finais de componentes obtidos por fundição. Os sistemas de ligas binários Al-Sn e Al-Si, tipicamente usados para aplicações tribológicas, particularmente em mancais e componentes internos de motores a combustão, precisarão ser revistos frente às novas mudanças de projeto dos novos motores, que estarão sujeitos à maiores velocidades e potência, o que demandará por melhores propriedades para suportar a operação em altas temperaturas. O presente estudo objetiva a contribuição no entendimento das modificações causadas pela adição de terceiros elementos (Cu; Si), na evolução microestrutural e nas propriedades mecânica e tribológica. A literatura mostra que as ligas Al-Sn-Si e Al-Sn-Cu tem um bom potencial para aplicações tribologicas devido ao fortalecimento da matriz rica em alumínio com a adição de Si e Cu e também porque as partículas de estanho atuam como um sólido lubrificante. Entretanto, a literatura apresenta uma escassez de estudos com detalhes correlacionando aspectos microestruturais nas propriedades de resistência mecânica e ao desgaste. A forma como os espaçamentos dendríticos são afetados pelos componentes da liga e pela cinética de solidificação será investigada. Estas ligas serão solidificadas direcionalmente sob condições de fluxo de calor transiente para uma vasta gama de velocidades de resfriamento, tanto no sentido vertical ascendente quanto descendente, permitindo verificar o efeito da evolução da macrossegregação e da microestrutura nas propriedades analisadas. Ambas as abordagens teóricas e experimentais serão utilizados para quantificar os efeitos dos elementos de liga sobre as variáveis térmicas de solidificação: coeficiente de transferência de calor metal/molde (hi), velocidade de crescimento (VL), gradiente térmico (G) e taxa de resfriamento (T). Serão desenvolvidas leis experimentais relativas aos parâmetros microestruturais no comportamento mecânico e resistência ao desgaste. Para complementar a compreensão sobre a evolução da microestrutura destas ligas, o crescimento Bridgman de amostras será filmado in situ utilizando técnicas de raios-X, seja no European Synchrotron Radiation Facility de Grenoble, ou na Universidade de Marselha, França. (AU)