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Title: Caracterização microestrutural e mecânica de ligas diluidas de alumínio-tungstênio, produzidas por solidificação unidirecional ascendente em regime transiente de calor
Authors: Maranhão, Diego Carvalho
Orientador(es):: Muterlle, Palloma Vieira
Assunto:: Ligas de alumínio
Ligas de alumínio - tratamento térmico
Solidificação
Issue Date: 2-Oct-2019
Citation: MARANHÃO, Diego Carvalho. Caracterização microestrutural e mecânica de ligas diluidas de alumínio-tungstênio, produzidas por solidificação unidirecional ascendente em regime transiente de calor. 2019. xx, 100 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.
Abstract: O alumínio é o metal não-ferroso mais utilizado do mundo, possuindo propriedades como a baixa densidade, em relação aos ferrosos, boa condutibilidade térmica e elétrica, boa tenacidade sendo estas características favoráveis à várias aplicações aeronáuticas, automobilísticas e estruturais. A adição de elementos de liga no alumínio é uma das formas de manipular as propriedades finais dos produtos. Neste contexto, o tungstênio, que possui elevado ponto de fusão, resistência a corrosão e um alto ponto de fusão, vem sendo estudado como um possível ligante, capaz de elevar algumas propriedades de ligas de alumínio. Este estudo propôs elaborar ligas do sistema Aluminio-Tungstênio (Al-0,4%W, Al-0,8%W e Al- 1,2%W), solidificadas de forma unidirecional ascendente. Foram realizadas investigações acerca das propriedades microestruturais e mecânicas das ligas, bem como, analisar as variáveis térmicas da solidificação correlacionando-as com os espaçamentos microestruturais e propriedades mecânicas. As variáveis da velocidade e da taxa de resfriamento apresentaram as seguintes leis, em função da posição em relação a chapa molde: Al0,4%W: VL = 2,8185(PL)-0,287 e Ṫ = 75,026( PL)-0,76; Al0,8%W: VL = 2,9349(PL)-0,287 e Ṫ = 37,01275,026( PL)-0,76; Al0,4%W: VL = 3,032(PL)-0,287 e Ṫ = 21,158(PL)-0,264. Quando correlacionadas aos espaçamentos microestruturais, quanto maiores os valores dessas variáveis menores os espaçamentos microestruturais, porém, em termos teor de soluto, as ligas apresentaram um comportamento diferente do que já fora observado em outros trabalhos. Foi encontrado a presença do intermetálico Al5W nas ligas Al0,8%W e Al1,2%W, além de transições entre microestruturas celulares e dendríticas para as três ligas. Observouse também que o refino da microestrutura proporcionou aumento da dureza, chegando a valores de 62 HV, na região com intermetálico da liga Al1,2%W, enquanto a liga Al0,4%W apresentou uma dureza máxima de 32 HV, gerando quase 100% de aumento da dureza. O limite de escoamento e da resistência a tração das ligas em relação ao espaçamento microestrutural, apresentaram melhora para menores espaçamentos microestruturais e foram descritos pelas seguintes equações: Al0,4%W: σe = 37,96 + 31,622(λ-1/2) e σ = 55,379 + 167,67(λ-1/2); Al0,8%W: σe = 31,513 + 229,9(λ-1/2) e σ = 50,297 + 408,08(λ-1/2); Al1,2%W: σe = 43,038 + 92,181(λ-1/2) e σ = 67,261 + 221,83(λ-1/2), Foi observado que a distribuição dos intermetálicos Al5W possivelmente tem influência nas propriedades mecânicas das ligas.
Abstract: Aluminum is the most used nonferrous metal in the world, having properties such as low density compared to ferrous metals, good thermal and electrical conductivity, good toughness and these characteristics are favorable for various aeronautical, automotive and structural applications. The addition of alloying elements to aluminum is one way of manipulating the final properties of the products. In this context, tungsten, which has high melting point, corrosion resistance and a high melting point, has been studied as a possible binder, capable of elevating some properties of aluminum alloys. This study proposed the development of aluminum-tungsten (Al0.4%W, Al0.8%W and Al1.2%W) alloys, unidirectionally solidified in ascending order. We investigated the microstructural and mechanical properties of the alloys, as well as to analyze the thermal variables of the solidification, correlating them with the microstructural spacings and mechanical properties. The velocity and cooling rate variables had the following laws, as a function of the position with respect to the plate: Al0,4%W: VL = 2,8185(PL)-0,287 e Ṫ = 75,026( PL)-0,76; Al0,8%W: VL = 2,9349(PL)-0,287 e Ṫ = 37,01275,026( PL)-0,76; Al0,4%W: VL = 3,032(PL)-0,287 e Ṫ = 21,158(PL)-0,264. When correlated to microstructural spacings, the higher values of these variables smaller the microstructural spacings, however, in terms of solute content, the alloys presented a behavior different from what had already been observed in other works. The presence of the Al5W intermetallic was found in the alloys Al0.8% W and Al1,2% W, besides transitions between cellular and dendritic microstructures for the three alloys. It was also observed that the refining of the microstructure provided a hardness increase, reaching values of 62 HV, in the region with intermetallic Al1,2% W, while the alloy Al0,4%W presented a maximum hardness of 32 HV, generating almost 100% increase in hardness. The yield strength and the tensile strength of the alloys in relation to the dendritic spacing showed improvement for smaller microstructural spacings and were described by the following equations: Al0,4%W: σe = 37,96 + 31,622(λ-1/2) e σ = 55,379 + 167,67(λ-1/2); Al0,8%W: σe = 31,513 + 229,9(λ-1/2) e σ = 50,297 + 408,08(λ-1/2); Al1,2%W: σe = 43,038 + 92,181(λ-1/2) e σ = 67,261 + 221,83(λ-1/2). It was observed that the arrangement of the Al5W intermetallics possibly has influence on the mechanical properties of the alloys.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
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