Avaliação de ligas para juntas térmicas e para manufatura aditiva

• Processo: 19/23673-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: José Eduardo Spinelli
• Beneficiário: José Eduardo Spinelli
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Solidificação de metais e ligas Microestruturas Solidificação Solidificação rápida Impressão tridimensional Estanho Bismuto Alumínio Silício
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Al-Si | ligas de baixo ponto de fusão | microestrutura | Sn-Bi | Solidificação | Solidificação Rápida | Solidificação de Metais e Ligas

Resumo

A presente proposta visa dotar o Laboratório de Solidificação do DEMa-UFSCar - atualmente coordenado pelo grupo M2PS (Microestrutura e Propriedades em Processos de Solidificação) - de recursos para manter suas atividades de pesquisa no período entre Março de 2020 e Fevereiro de 2022. Inclui um potenciostato, que será fundamental para os ensaios de corrosão a serem realizados nas ligas metálicas de interesse do Projeto. Além disso, a atual proposta inclui a base de dados TCAL6 do Thermo-Calc que propiciará a realização de cálculos termodinâmicos das ligas de Alumínio (Al) modificadas com Escândio (Sc). O intuito é agilizar o desenvolvimento, o processamento e a caracterização de ligas Al-10%Si-Mg(-Sc, -Ni) e Al-5%Mg(-Sc) visando aplicação em manufatura aditiva (MA) e de ligas Sn-Bi-(In) visando aplicação em contato térmico de interface. O equipamento e o software darão suporte a diversas teses de Doutorado e dissertações de Mestrado além de publicações. O presente projeto tem como objetivo abordar lacunas de pesquisa identificadas em dois setores. Primeiro, avaliar a interface entre ligas Sn-Bi(-In) e substrato de cobre. Para interfaces térmicas de dissipação de calor (TIM-Thermal Interface Materiais), aspectos como molhabilidade, espessura e natureza da camada de reação, dissolução de cobre e microestrutura gerada são de fundamental importância, os quais controlam propriedades de aplicação de juntas térmicas como resistência mecânica e resistência à corrosão. Segundo, avaliar as correlações tipo microestrutura à parâmetros térmicos à propriedades de aplicação para ligas de Al potencialmente aplicáveis em manufatura aditiva. O intuito é estabelecer mapas térmicos de processo tipo G (gradiente térmico) x V (velocidade de solidificação) x microestruturas/morfologias, os quais ainda carecem de ser estabelecidos. Neste sentido, serão realizados ensaios de molhabilidade (no caso das ligas TIM), ensaios de corrosão, mecânicos de tração, e de dureza. Objetiva-se ainda caracterizar os intermetálicos formados tanto pela interação metalúrgica na interface Sn-Bi(-In)/substrato quanto aqueles formados durante a solidificação das ligas multicomponentes de Al. No sentido de explorar as potencialidades do Sc no reforço de ligas de Al, serão realizados tratamentos térmicos de envelhecimento em algumas das ligas contendo Sc. (AU)

Publicações científicas

(33)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SCHON, ALINE FERREIRA; CASTRO, NICOLAU APOENA; BARROS, ANDRE DOS SANTOS; SPINELLI, JOSE EDUARDO; GARCIA, AMAURI; CHEUNG, NOE; SILVA, BISMARCK LUIZ. Multiple linear regression approach to predict tensile properties of Sn-Ag-Cu (SAC) alloys. Materials Letters, v. 304, DEC 1 2021. (19/23673-7)

XAVIER, MARCELLA G. C.; FREITAS, BRENDA J. M.; GOUVEIA, GUILHERME L.; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE E.. The Roles of Ni and Co in Dendritic Growth and Tensile Properties of Fe-Containing Al-Si-Cu-Zn Scraps under Slow and Fast Solidification Cooling. ADVANCED ENGINEERING MATERIALS, SEP 2021. (19/23673-7)

VALENZUELA REYES, RODRIGO ANDRE; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Evaluating Microstructure, Wear Resistance and Tensile Properties of Al-Bi(-Cu, -Zn) Alloys for Lightweight Sliding Bearings. METALS, v. 11, n. 1, JAN 2021. (19/23673-7)

DE ALBUQUERQUE SOUSA, SARAH MARIA; DE GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Evaluating grain size, dendritic scale, and tensile properties of a NbB-inoculated 6201 alloy using solidification rate. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING, v. 835, p. 11-pg., 2022-02-17. (19/23673-7)

DA SILVA LEAL, JADERSON RODRIGO; VALENZUELA REYES, RODRIGO ANDRE; DE GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; COURY, FRANCISCO GIL; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Effects of Indium on Wetting and Interfacial Features of a Sn-40Bi Alloy in a Copper Substrate. JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS, v. N/A, p. 14-pg., 2023-02-07. (19/23673-7, 21/08436-9)

GOMES, LEONARDO FERNANDES; KUGELMEIER, CRISTIE LUIS; DELLA ROVERE, CARLOS ALBERTO; SPINELLI, JOSE EDUARDO. ffects of Ag addition and dendritic scale on the corrosion behavior of the hypoeutectic Al-5wt% Si allo. Journal of Applied Electrochemistry, v. 52, n. 4, p. 653-665, APR 2022. (19/23673-7)

SEPTIMIO, RUDIMYLLA; CRUZ, CLARISSA; SILVA, BISMARCK; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO; CHEUNG, NOE. Microstructural and segregation effects affecting the corrosion behavior of a high-temperature Bi-Ag solder alloy in dilute chloride solution. Journal of Applied Electrochemistry, v. 51, n. 5, p. 769-780, MAY 2021. (17/12741-6, 19/23673-7, 17/15158-0)

SEPTIMIO, RUDIMYLLA; CRUZ, CLARISSA; XAVIER, MARCELLA; LIMA, THIAGO; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO; CHEUNG, NOE. Interface evaluation of a Bi-Zn eutectic solder alloy: Effects of different substrate materials on thermal contact conductance. INTERNATIONAL JOURNAL OF THERMAL SCIENCES, v. 160, FEB 2021. (19/23673-7, 17/15158-0)

SCHON, ALINE FERREIRA; DE GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; SOBRAL, BRUNO SILVA; SPINELLI, JOSE EDUARDO; RIVA, RUDIMAR; CAPELLA, ALINE GONCALVES; SILVA, BISMARCK LUIZ. Microstructure and hardness of laser remelted surfaces of Al-5%Cu and Al-4%Cu-1%Ni alloys. Journal of Alloys and Compounds, v. 954, p. 12-pg., 2023-09-05. (21/08436-9, 19/23673-7)

SILVA, BISMARCK LUIZ; MENDES, PEDRO HENRIQUE; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Effect of Aging on Dendritic Array, Ag3Sn Spacing, and Hardness of a Sn-2Ag-0.7Cu Solder Alloy. JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS, v. 51, n. 8, p. 9-pg., 2022-06-07. (19/23673-7)

JUNIOR, CARLOS E. S.; REYES, RODRIGO, V; GOMES, LEONARDO F.; SPINELLI, JOSE E.; BOGNO, ABDOUL-AZIZ; HENEIN, HANI; PERANDER, L. Evaluation of Microstructures and Hardness of Al-10Si-0.45Mg-0.4Sc Alloy Powders. LIGHT METALS 2021, 50TH EDITION, v. N/A, p. 7-pg., 2021-01-01. (18/15059-4, 19/23673-7)

DE OLIVEIRA FILHO, MARCOS FERNANDO; CARADEC, PIERRE D'AMELIO BRIQUET; CALSAVERINI, RAFAEL; SPINELLI, JOSE EDUARDO; ISHIKAWA, TOMAZ TOSHIMI. Neural network for classification of MnS microinclusions in steels. JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T, v. 24, p. 11-pg., 2023-05-24. (21/08436-9, 19/23673-7)

SILVA, BISMARCK LUIZ; GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; CHEUNG, NOE; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Analysis of extensive wetting angle vs. cooling rate data in Bi-, Zn- and Sn-based solder alloys. MICROELECTRONICS RELIABILITY, v. 135, p. 10-pg., 2022-06-28. (19/23673-7)

DE SOUSA, RAI BATISTA; PAIXAO, JEVERTON LAUREANO; DANTAS, SUYLAN LOURDES DE ARAUJO; DE FREITAS, PAMELLA RAFFAELA DANTAS; DA LUZ, JEFFERSON ROMARYO DUARTE; SPINELLI, JOSE EDUARDO; SILVA, BISMARCK LUIZ. Impact of Cooling Rate and Nickel Addition on the Dendritic Spacing, Ag₃Sn Morphology and Cytotoxicity of Sn-2Ag Solder. JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS, v. 52, n. 11, p. 23-pg., 2023-09-12. (21/08436-9, 19/23673-7)

SOBRAL, BRUNO SILVA; VIEIRA, PAMALA SAMARA; LIMA, THIAGO SOARES; SPINELLI, JOSE EDUARDO; CHEUNG, NOE; GARCIA, AMAURI; SILVA, BISMARCK LUIZ. Effects of Zn Addition on Dendritic/Cellular Growth, Phase Formation, and Hardness of a Sn-3.5 wt% Ag Solder Alloy. ADVANCED ENGINEERING MATERIALS, v. N/A, p. 18-pg., 2022-11-22. (21/11439-0, 19/23673-7)

SILVA, ARGOS SOARES; SOUSA, SARAH MARIA DE ALBUQUERQUE; DE GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO. The influence of NbB inoculation on dendritic spacing and grain size of an aluminum 2017 alloy at different cooling rates. INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, v. 125, n. 11-12, p. 16-pg., 2023-02-18. (19/23673-7, 20/02697-2)

MARCELLA GAUTÊ CAVALCANTE XAVIER; JOSÉ EDUARDO SPINELLI. The Impacts of Co and Ni Additions to High Solute Content Fe-Contaminated Al alloys in Beneficing Microstructure and Tensile Properties. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 27, 2024-03-25. (19/23673-7, 23/06107-3)

KAKITANI, RAFAEL; PINTO DA SILVA, CASSIO AUGUSTO; SILVA, BISMARCK; GARCIA, AMAURI; CHEUNG, NOE; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Local solidification thermal parameters affecting the eutectic extent in Sn-Cu and Sn-Bi solder alloys. SOLDERING & SURFACE MOUNT TECHNOLOGY, JUN 2021. (17/12741-6, 19/23673-7, 17/15158-0)

DE GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Towards a morphological control of Mg2Si and superior tensile properties of high-Zn Mg-0.6Si (-Zn) alloys. Materials Letters, v. 299, SEP 15 2021. (19/23673-7, 19/22163-5, 19/01432-8)

KAKITANI, RAFAEL; OLIVEIRA, RICARDO; REYES, RODRIGO V.; RODRIGUES, ADILSON V.; BERTELLI, FELIPE; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE E.; CHEUNG, NOE. Metal/mold thermal conductance affecting ultrafine scale microstructures in aluminum eutectic alloys. CASE STUDIES IN THERMAL ENGINEERING, v. 26, AUG 2021. (19/23673-7)

SOARES, THIAGO; CRUZ, CLARISSA; XAVIER, MARCELLA; REYES, V, RODRIGO; BERTELLI, FELIPE; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE E.; CHEUNG, NOE. Interfacial heat transfer and microstructural analyses of a Bi-5% Sb lead-free alloy solidified against Cu, Ni and low-C steel substrates. Journal of Alloys and Compounds, v. 860, APR 15 2021. (19/23673-7, 17/15158-0)

GOMES, LEONARDO FERNANDES; SILVA, BISMARCK LUIZ; DA SILVA, JR., PAULO SERGIO; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Ag-containing aluminum-silicon alloys as an alternative for as-cast components of electric vehicles. MATERIALS RESEARCH EXPRESS, v. 8, n. 1, JAN 2021. (19/23673-7)

GOUVEIA, GUILHERME L.; GOMES, LEONARDO F.; CHEUNG, NOE; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE E.. Mechanical Properties, Microstructural Features, and Correlations with Solidification Rates of Al-Cu-Si Ultrafine Eutectic Alloys. ADVANCED ENGINEERING MATERIALS, v. 23, n. 4, JAN 2021. (19/23673-7, 19/01432-8)

DE MOURA, DANUSA ARAUJO; DE GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; GOMES, LEONARDO FERNANDES; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Understanding the effect of Ni content on microstructures and tensile properties of AlSi10Mg alloy samples under a variety of solidification rates. Journal of Alloys and Compounds, v. 924, p. 11-pg., 2022-08-06. (19/23673-7)

DE MOURA, DANUSA ARAUJO; GOMES, LEONARDO FERNANDES; SIQUEIRA, CLAUDIO ALVES; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Understanding solidification and wear behaviour of Al-3Cu-Bi alloys. MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. N/A, p. 11-pg., 2022-10-15. (19/23673-7)

DIAS, MARCELINO; BOGNO, ABDOUL AZIZ; SPINELLI, JOSE EDUARDO; OLIVEIRA, RICARDO; CHEUNG, NOE; GARCIA, AMAURI; HENEIN, HANI. Microstructure and Hardness of an Al-8 wt%Si-2.5 wt%Bi Alloy Subjected to Solidification Cooling Rates from 0.1 to 800 K s(-1). ADVANCED ENGINEERING MATERIALS, v. N/A, p. 11-pg., 2022-11-29. (16/18186-1, 19/23673-7, 18/11791-2, 17/12741-6, 17/15158-0)

MARTINEZ, FELLIPE; DOS SANTOS JUNIOR, CARLOS; LEAL, JADERSON; SILVA, ARGOS; GOUVEIA, GUILHERME; SPINELLI, JOSE. Effects of Sc Addition and Direct Aging Treatment on Microstructure and Hardness of AlSi10Mg Alloy. ADVANCED ENGINEERING MATERIALS, v. N/A, p. 10-pg., 2023-07-05. (19/21937-7, 21/08436-9, 19/23673-7)

XAVIER, MARCELLA G. C.; FREITAS, BRENDA J. M.; KOGA, GUILHERME Y.; SPINELLI, JOSE E.. Effects of Ni and Co on the Corrosion Resistance of Al-Si-Cu-Zn-Fe Alloys in NaCl Solution. METALS, v. 12, n. 4, p. 18-pg., 2022-04-01. (19/23673-7)

FELIPE ESCHER SALDANHA; SARAH DE ALBUQUERQUE SOUSA; GUILHERME LISBOA DE GOUVEIA; MAURICIO DWEK; JOSÉ EDUARDO SPINELLI. Evaluation of 6000 Al Alloys for Application in Chassis of Electric Vehicles. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 25, 2022-11-11. (19/23673-7)

GANDOLFI, MARESSA; CAVALCANTE XAVIER, MARCELLA GAUTE; GOMES, LEONARDO FERNANDES; VALENZUELA REYES, RODRIGO ANDRE; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Relationship between Microstructure Evolution and Tensile Properties of AlSi10Mg Alloys with Varying Mg Content and Solidification Cooling Rates. METALS, v. 11, n. 7, JUL 2021. (19/23673-7)

KAKITANI, RAFAEL; PINTO DA SILVA, CASSIO AUGUSTO; SILVA, BISMARCK; GARCIA, AMAURI; CHEUNG, NOE; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Local solidification thermal parameters affecting the eutectic extent in Sn-Cu and Sn-Bi solder alloys. SOLDERING & SURFACE MOUNT TECHNOLOGY, v. 34, n. 1, p. 24-30, JAN 3 2022. (19/23673-7, 17/12741-6, 17/15158-0)

GOMES, LEONARDO FERNANDES; KUGELMEIER, CRISTIE LUIS; GARCIA, AMAURI; DELLA ROVERE, CARLOS ALBERTO; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Influences of alloying elements and dendritic spacing on the corrosion behavior of Al-Si-Ag alloys. JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T, v. 15, p. 5880-5893, NOV-DEC 2021. (19/23673-7)

DE GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; GARCIA, AMAURI; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Tailoring microstructure and tensile properties of Mg-Si alloys varying solidification cooling rate and Si content. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING, v. 825, SEP 21 2021. (19/23673-7, 19/22163-5, 19/01432-8)