Atomização por impulso de ligas Sn-Zn e Al-Si: correlações das morfologias e microestruturas formadas com parâmetros de processo

Resumo

A solidificação rápida de ligas para soldagem e recobrimento de superfícies à base de Sn pode propiciar características metalúrgicas desejáveis, tais como baixo nível de segregação de soluto e presença de partículas intermetálicas ou segundas fases refinadas. A técnica de atomização por impulso (IA) é o mais indicada entre os métodos de atomização para se alcançar uma variedade considerável de taxas de resfriamento e níveis de super-resfriamentos associados com a distribuição dos tamanhos dos pós-atomizados e com diversidade microestrutural e morfológica. Tal diversidade não pode ser obtida por meio de processos convencionais. Estudos preliminares indicam que ligas à base de Sn-Zn consistem em alternativas promissoras para a substituição das ligas de solda contendo chumbo. Entretanto, faz-se necessário o entendimento da formação microestrutural em condições de resfriamento rápido na transformação líquido-sólido. Portanto, um estudo cuidadoso de atomização de ligas deste sistema, com variação do meio de resfriamento, superaquecimento, ampla gama de tamanhos de pós permitirá compreender a aplicabilidade deste tipo de processamento em ligas Sn-Zn. O grupo coordenado pelo Prof. Hani Henein da 'University of Alberta' é referência no entendimento da solidificação de produtos atomizados, com possibilidade de quantificação dos valores de superresfriamento e velocidades de solidificação associadas. A presente proposta inclui ainda o estudo da solidificação rápida de ligas hipereutéticas com foco na variação composicional entre 15 e 18%Si e seus efeitos decorrentes, além de uma melhor compreensão da formação eutética (espaçamento eutético), tipo de morfologia predominante do Si eutético (flakes, fibras ou esferóides) e distribuição de dendritas tipo halo. A literatura recente tem indicado que o controle morfológico, e de tamanho das partículas de Si primárias e eutéticas, além da fração de dendritas tipo halo pode propiciar uma promissora combinação de resistência mecânica e ductilidade em ligas com elevado teor de Si. Tanto a liga Sn-Zn quanto as ligas Al-Si já foram previamente estudadas pelo Laboratório de Solidificação do DEMa-UFSCar por meio da técnica de solidificação direcional, no âmbito do projeto em andamento FAPESP N. 2015/11863-5: "Parâmetros da microestrutura de solidificação de ligas multicomponentes Al-Si-Cu, Sn-Bi-Sb e Zn-Sn-Cu e propriedades mecânicas decorrentes". No entanto, estudos complementares envolvendo maiores taxas de resfriamento são extremamente necessários para a completa investigação dessas ligas e seriam, portanto benéficos para realização do referido projeto. Objetiva-se, portanto, realizar uma análise detalhada da evolução microestrutural e morfológica de ligas atomizadas Al-Si e Sn-Zn sempre mantendo análise de resultados paralela com resultados obtidos em regime transiente de extração de calor por meio de solidificação direcional vertical ascendente das mesmas ligas. Para tanto, será utilizada a técnica de atomização por impulso, explorando parâmetros do processo como tipo de gás de resfriamento, superaquecimento do metal líquido e granulometria dos pós. (AU)