Funcionalização da superfície do pó da liga de alumínio AA2017 para uso em manufatura aditiva

Resumo

Processos de Manufatura Aditiva (AM - Additive Manufacturing), incluindo Fusão a Laser em Leito de Pó (L-PBF - Laser Powder Bed Fusion), também conhecido como Fusão Seletiva por Laser (SLM - Selective Laser Melting), permitem a fabricação de peças quase totalmente densas com geometria complexa, economia de material e uma necessidade mínima de processamento adicional. No entanto, apesar do potencial de aplicação, a AM de ligas de alumínio é um desafio devido à alta potência do laser necessária para fundir o material devido à alta refletividade e condutividade térmica e baixa fluidez do pó. Nesse sentido, a funcionalização da superfície do pó de liga de alumínio, com aumento da rugosidade ou modificação na composição química e propriedades da superfície (por exemplo, energia superficial e refletividade), permitiria maior incorporação de energia durante a AM. Consequentemente, a porosidade diminuiria, e a densificação da peça e a velocidade do processo aumentariam, além de possibilitar a obtenção de uma microestrutura com grãos finos e equiaxiais por meio da adição de partículas ao pó de liga de alumínio, que atuam como sítios de nucleação heterogênea durante a solidificação. Além disso, a absortividade da liga de alumínio também é influenciada pelo comprimento de onda do laser utilizado durante o AM, sendo maior no comprimento de onda dos lasers de fibra de Itérbio (Yb:YAG) e Neodímio (Nd:YAG) (1,06 um) do que no comprimento de onda do laser de CO2 (10,6 um). Considerando isso, está disponível no Institute of Materials Science, Joining and Forming (IMAT) da Universidade Tecnológica de Graz (TU Graz - Graz University of Technology) uma máquina L-PBF equipada com um laser de fibra dopada com Itérbio (Yb:YAG), que resulta em maior absorção de energia pela liga de alumínio em relação ao comprimento de onda do laser de CO2 presente na máquina L-PBF disponível no Laboratório de Processamento de Materiais a Laser do Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Com base nisso, o objetivo deste estágio de pesquisa é estudar a influência dos parâmetros do L-PBF na microestrutura e nas propriedades mecânicas da liga de alumínio produzida na máquina L-PBF presente no IMAT da TU Graz. Para isso, serão utilizados pós de liga de alumínio AA2017 com superfície funcionalizada com ataque químico com soluções ácida de HCl e básica de NaOH, e com deposição de partículas de TiC ao pó de liga de alumínio. Adicionalmente, no IMAT está disponível um equipamento de Tomografia Computadorizada por Raios-X (XCT - X-ray Computed Tomography) que permitirá avaliar a distribuição e morfologia dos poros presentes nas peças produzidas por L-PBF. Além disso, durante o estágio de pesquisa, será possível avaliar a microestrutura e as propriedades mecânicas através de ensaios de compressão da liga de alumínio produzida por L-PBF com pós com superfície funcionalizada. Portanto, este estágio de pesquisa no exterior tem como objetivo que a doutoranda passe um período no IMAT da TU Graz sob a orientação do Prof. Dr. Sergio de Traglia Amancio Filho, trabalhando em L-PBF da liga AA2017 utilizando os pós funcionalizados. (AU)