Funcionalização da superfície do pó da liga de alumínio AA2017 para uso em Manufatura Aditiva

• Processo: 20/09544-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Claudio Shyinti Kiminami
• Beneficiário: Bruna Fernanda Batistão
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/27031-4 - Influência de parâmetros de processo nas características metalúrgicas de peças fabricadas por manufatura aditiva, AP.JP
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/02760-1 - Funcionalização da superfície do pó da liga de alumínio AA2017 para uso em manufatura aditiva, BE.EP.DR
• Assunto(s): Impressão tridimensional Atomização Ligas de alumínio Solidificação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Atomização a Gás | funcionalização da superficie | Manufatura Aditiva | pó metálico | Manufatura aditiva

Resumo

Os processos de Manufatura Aditiva (AM - Additive Manufacturing) permitem a fabricação de peças quase totalmente densas com geometria complexa, com economia de material, e com mínima necessidade de processamento posterior. Dentre as técnicas de AM, a Fusão Seletiva por Laser (SLM - Selective Laser Melting) destaca-se para a manufatura de materiais metálicos, sendo que as principais ligas de alumínio utilizadas em SLM são as ligas AlSi10Mg e Al12Si devido à presença do silício que melhora a fluidez do pó e minimiza a contração volumétrica. Ao contrário das ligas AlSiMg, as ligas de alta resistência da série 2xxx apresentam elementos de liga que podem formar fases complexas durante tratamento térmico melhorando as propriedades mecânicas destas ligas, além de apresentarem maior ductilidade, alta resistência mecânica específica e boa resistência à fadiga e à corrosão. Dentre as ligas desta série, a liga AA2017 é a mais conhecida e antiga, no entanto sua aplicação em AM é dificultada devido ao seu extenso intervalo de solidificação, que gera o crescimento de grãos celulares ou dendríticos durante a solidificação, o que consequentemente, propicia o aparecimento de trincas e porosidades e a formação de uma microestrutura colunar dendrítica após o processo de solidificação que comprometem as propriedades mecânicas da peça final. Nesse sentido, o aumento da rugosidade da superfície do pó de liga de alumínio, procedimento este chamado de funcionalização da superfície do pó, possibilitaria maior incorporação de energia durante a AM da peça, consequentemente reduzindo a porosidade e aumentando a densificação da peça e a velocidade de processamento, e possibilitaria também a obtenção de uma microestrutura com grãos finos e equiaxiais através da adição de partículas ao pó da liga de alumínio, que atuem como sítios de nucleação heterogênea durante a solidificação, com isso solucionando os problemas relacionados à solidificação da liga de alumínio AA2017 e possibilitando sua aplicação em AM e a melhora das propriedades mecânicas da peça final. Dentro deste contexto, o presente projeto tem como objetivo o estudo da influência da funcionalização da superfície do pó da liga de alumínio AA2017 em AM através de tratamentos superficiais do pó com ataques químicos com solução ácida de HCl e básica de NaOH, e com a deposição de partículas de TiC ao pó da liga de alumínio. Os pós funcionalizados e pós sem tratamentos superficiais serão caracterizados, bem como amostras produzidas por SLM utilizando estes pós, através de análises microestruturais, químicas e mecânicas, visando compreender a influência da funcionalização da superfície do pó nos parâmetros de processo, na dinâmica de solidificação e nas propriedades finais do pó e das peças produzidas. (AU)

Publicações científicas

(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)

PAMELA KARINA DOS SANTOS BOMFIM; BRUNA FERNANDA BATISTÃO; FLAVIA COSTA DA SILVA; VITOR EDUARDO PINOTTI; MOYSES LEITE DE LIMA; FRANCISCO GIL COURY; PITER GARGARELLA. Physical Characterization and Rheological Behavior of AA 2017 Powder Modified with Al-5.0Nb-0.5B Inoculant Powder for Laser-based Powder Bed Fusion. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 27, 2024-03-25. (17/27031-4, 19/13715-4, 22/05528-2, 20/09544-7)

BATISTAO, BRUNA FERNANDA; PINOTTI, VITOR EDUARDO; LIMA, MOYSES LEITE DE; RODRIGUES, ARIANO DE GIOVANNI; AMANCIO-FILHO, SERGIO DE TRAGLIA; GARGARELLA, PITER. Wet chemical surface functionalization of AA2017 powders for additive manufacturing. Powder Technology, v. 443, p. 15-pg., 2024-06-07. (20/09544-7, 22/05528-2, 17/27031-4, 22/02760-1, 21/13974-0)

MATHIAS, LAURA E. T.; PINOTTI, VITOR E.; BATISTAO, BRUNA F.; ROJAS-ARIAS, NICOLAS; FIGUEIRA, GUSTAVO; ANDREOLI, ANGELO F.; GARGARELLA, PITER. Metal powder as feedstock for laser-based additive manufacturing: From production to powder modification. Journal of Materials Research, v. 39, n. 1, p. 11-pg., 2023-12-29. (20/09544-7, 21/12056-7, 20/01452-6, 20/08145-1, 20/01426-5, 17/27031-4, 19/01829-5)