Manufatura aditiva de compósitos metálicos em camadas com propriedades magnéticas moles

• Processo: 22/05528-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Claudio Shyinti Kiminami
• Beneficiário: Vitor Eduardo Pinotti
• 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
• Assunto(s): Aço elétrico Impressão tridimensional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: acos eletricos | compósitos metálicos em camadas | Fusão em Leito de Pó a Laser | Materiais Magneticos Moles | Manufatura aditiva

Resumo

Existe uma grande demanda por motores elétricos mais eficientes, com menor gasto de energia e menor custo. Geralmente o núcleo do motor elétrico é composto por finas chapas de liga Fe-Si empilhadas alternadamente com camadas de material isolante elétrico, estratégia que visa a redução de perdas por correntes parasitas. A adição de 6,5%p. de silício nessa liga promove propriedades elétricas e magnéticas otimizadas, porém ela não é produzida através de técnicas convencionais uma vez que esse teor de Si permite a formação das fases B2 e D03, as quais deixam o material com comportamento frágil. Assim, a Fusão em Leito de Pó à Laser (L-PBF), uma técnica de Manufatura Aditiva (MA), surge como rota alternativa para o processamento desse material, pois envolve altas taxas de resfriamento, o que dificulta a formação de tais fases frágeis, mas mesmo que elas sejam formadas, não seria um limitante para o processo. Além disso, a L-PBF é capaz de produzir uma estrutura em camadas alternadas da liga Fe-6,5Si (%p.) e de material com alta resistividade elétrica, estrutura semelhante a dos núcleos de transformadores convencionais, o que reduz as perdas por correntes parasitas, porém através da técnica de L-PBF, as camadas poderiam ser confeccionadas com menores espessuras, o que reduziria ainda mais tais perdas. Estudos prévios do processamento de liga Fe-Si com alto teor de Si por L-PBF mostraram resultados promissores, embora apenas geometrias simples foram fabricadas. No entanto, um estudo mais aprofundado ainda é necessário para explorar melhor a relação entre processo/microestrutura/propriedades, melhorar a qualidade das peças processadas, investigar detalhadamente as microestruturas e elaborar novas estratégias de processamento, por exemplo, obtenção de compósitos em camadas, uso de refusão e aquecimento do substrato de impressão. Logo, este projeto tem o objetivo de processar a liga Fe-6,5Si (%p.) individualmente e também em compósitos de camadas de Fe-6,5Si (%p.) e material isolante (ou de baixa condutividade elétrica) (e.g., silício, sílica e ferrosilica) por L-PBF e então avaliar a microestrutura e formação de fases por difração de raios X e microscopia óptica, eletrônica de varredura e transmissão, propriedades mecânicas através de medidas de dureza Vickers e ensaios de compressão, e propriedades magnéticas através da obtenção de curva B-H, medidas de magnetostricção e magnetoresistência. Por fim, a correlação entre processamento/microestrutura/propriedades será investigada e, a viabilidade dessa rota de processamento será discutida.

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)

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)

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, 22/05528-2, 19/13715-4, 20/09544-7)

PINOTTI, VITOR E.; ANDREOLI, ANGELO F.; NAKAHASHI, MAYUMI A.; BOCCALINI JR, MARIO; LANDGRAF, FERNANDO J. G.; GARGARELLA, PITER. High-silicon electrical steel powders aimed for additive manufacturing. Powder Technology, v. 444, p. 14-pg., 2024-06-11. (21/12056-7, 20/06984-6, 22/12178-8, 22/05528-2, 17/27031-4, 16/11309-0)