Evolução Microestrutural e Resistências Mecânica e ao Desgaste de Ligas Ternárias Al-Bi-Si e Al-Bi-Ni Solidificadas Unidirecionalmente

• Processo: 18/11791-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 03 de janeiro de 2019
• Data de Término da vigência: 02 de janeiro de 2020
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia de Transformação
• Pesquisador responsável: Amauri Garcia
• Beneficiário: José Marcelino da Silva Dias Filho
• Supervisor: Hani Henein
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Alberta, Canadá
• Vinculado à bolsa: 16/18186-1 - Evolução microestrutural e resistências mecânica e ao desgaste de ligas ternárias Al-Bi-Si e Al-Bi-Ni solidificadas unidirecionalmente, BP.PD
• Assunto(s): Propriedades mecânicas Resistência ao desgaste Solidificação de metais e ligas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ligas Al-Bi-X | Microestruturas de Solidificação | Propriedades mecânicas | Resistência ao desgaste | Solidificação Transitória | Solidificação de metais e ligas

Resumo

A caracterização da microestrutura ao longo do processo de solidificação de ligas metálicas é fundamental, uma vez que compreendida a correlação entre as etapas do processo de fabricação e as características do produto final, pode-se planejar a obtenção de componentes com propriedades adequadas. Nesse sentido, relações funcionais que permitam correlacionar parâmetros microestruturais e resistências mecânica e ao desgaste de ligas metálicas é fundamental para a pré-programação do produto final. Ligas binárias Al-Bi têm sido estudadas com foco em aplicações tribológicas, mais especificamente em mancais e componentes internos de motores de combustão. Entretanto, face aos avanços de novos projetos de motores, onde maiores cargas e velocidades de operação exigirão melhores propriedades para suportar o regime de trabalho em temperaturas mais elevadas, ligas binárias Al-Bi não atenderão os requisitos mecânicos que serão exigidos e novas alternativas Al-Bi-X terão que ser buscadas. O objetivo desse trabalho é contribuir para o entendimento das alterações provocadas pela adição de terceiros elementos de liga, em particular Ni e Si, em ligas Al-Bi, com foco na evolução microestrutural e nas propriedades mecânicas e tribológicas decorrentes. Sabe-se que Si e Ni são elementos que induzem fortalecimento da microestrutura, e que Bi atua como lubrificante sólido. Apesar disso, praticamente inexistem trabalhos na literatura focados na evolução microestrutural, caracterização das fases e propriedades de aplicação de ligas dos sistemas ternários Al-Bi-Si e Al-Bi-Ni. Nesse trabalho pretende-se realizar uma ampla varredura experimental, abordando a evolução microestrutural de ligas desses sistemas ternários, avaliando fases, morfologias e suas escalas características ao longo da solidificação. Para tanto, essa ligas serão solidificadas em regime transitório e em uma ampla faixa de taxas de resfriamento durante a solidificação unidirecional. Serão experimentalmente determinados os parâmetros térmicos de solidificação: velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (V), gradiente térmico (G), e taxa de resfriamento (T ). Serão desenvolvidas leis de crescimento correlacionando parâmetros microestruturais e térmicos e relações funcionais entre propriedades de tração e resistência ao desgaste em função da escala representativa da microestrutura. Para complementar a compreensão da evolução microestrutural dessas ligas pretende-se realizar filmagens in situ durante o crescimento direcional Bridgman de algumas composições desses ternários utilizando uma técnica específica de raios X, a serem realizadas no Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) - Aix Marseille Université (AMU), França, através de estágio de pesquisa (BEPE-FAPESP).

Publicações científicas

(6)

(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)

DIAS, MARCELINO; VERISSIMO, NATHALIA C.; REGONE, NATAL N.; FREITAS, EMMANUELLE S.; CHEUNG, NOE; GARCIA, AMAURI. Electrochemical corrosion behaviour of Sn-Sb solder alloys: the roles of alloy Sb content and type of intermetallic compound. CORROSION ENGINEERING SCIENCE AND TECHNOLOGY, JUL 2020. (18/11791-2, 17/15158-0)

COSTA, THIAGO A.; DIAS, MARCELINO; SILVA, CASSIO; FREITAS, EMMANUELLE; SILVA, ADRINA P.; CHEUNG, NOE; GARCIA, AMAURI. Measurement and interrelation of length scale of dendritic microstructures, tensile properties, and machinability of Al-9 wt% Si-(1 wt% Bi) alloys. INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, v. 105, n. 1-4, p. 1391-1410, NOV 2019. (18/11791-2)

CURTULO, JOANISA P.; DIAS, MARCELINO; BERTELLI, FELIPE; SILVA, BISMARCK L.; SPINELLI, JOSE E.; GARCIA, AMAURI; CHEUNG, NOE. The application of an analytical model to solve an inverse heat conduction problem: Transient solidification of a Sn-Sb peritectic solder alloy on distinct substrates. JOURNAL OF MANUFACTURING PROCESSES, v. 48, p. 164-173, DEC 2019. (17/15158-0, 18/11791-2)

DIAS, MARCELINO; VERISSIMO, NATHALIA C.; REGONE, NATAL N.; FREITAS, EMMANUELLE S.; CHEUNG, NOE; GARCIA, AMAURI. Electrochemical corrosion behaviour of Sn-Sb solder alloys: the roles of alloy Sb content and type of intermetallic compound. CORROSION ENGINEERING SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 56, n. 1, p. 11-21, JAN 2 2021. (18/11791-2, 17/15158-0)

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)

DIAS, MARCELINO; OLIVEIRA, RICARDO; KAKITANI, RAFAEL; CHEUNG, NOE; HENEIN, HANI; SPINELLI, JOSE EDUARDO; GARCIA, AMAURI. Effects of solidification thermal parameters and Bi doping on silicon size, morphology and mechanical properties of Al-15wt.% Si-3.2wt.% Bi and Al-18wt.% Si-3.2wt.% Bi alloys. JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T, v. 9, n. 3, p. 3460-3470, MAY-JUN 2020. (18/11791-2, 17/12741-6)