Influência da adição de Zn e Mg nos parâmetros térmicos e microestruturais da liga Al-Sn solidificada unidirecionalmente descendente

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Ferreira, Ivanilda Agustinho
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso embargado
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Mecânica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/24788
Resumo: The alloys of the Al-Sn system are used in machine elements, such as plain bearings, which are subject to mechanical stress, allowing the final product low wear. The 1% Sn composition will enable the distribution of Sn particles in the Aluminum matrix and act as a solid lubricant. It becomes necessary to reinforce the matrix rich in Al, therefore, we seek to add third elements, Mg and Zn, which can improve the mechanical behavior. In the literature, studies on thermal parameters and morphology are scarce for the alloys of the ternary Al-Sn- (Mg-Zn) systems, under transient conditions of heat extraction. Microstructural analysis provides complementary information for the analysis of manufacturing processes and affects the properties of materials and their applicability. This study aims to contribute to the understanding of changes in the Al Sn alloy caused by the addition of the composition, 2% Mg and 2% Zn, in the microstructural evolution. The studied alloys Al-1% Sn-2% Mg and Al-1% Sn-2% Zn were subjected to the vertical descending unidirectional solidification process, under transient heat flow regime. Experimental approaches were developed to determine quantitatively the effects of the alloying elements on the thermal solidification variables, such as liquid isotherm velocity (VL) and cooling rate (TR), taking as reference the distance from the cooling camera/metal interface for each position allocated to the thermocouples along the solidified metal ingots. And experimental correlations are proposed between microstructural parameters - interphase spacing (λG), particle diameter (DG), secondary dendritic spacing (λ2) and thermal variables. The results obtained, for the morphology of the alloys in the present study, are characterized by a dendritic microstructure and particles in the form of dispersed globules in the aluminum matrix. The composition of 2% Zn shows lower values of the microstructural parameters (DG, λG, and λ2) for positions closest to the refrigerated base, increasing progressively as the cooling camera / metal interface moves away when compared to the 2% Mg composition. For higher values of VL and TR resulted in structures with particles of smaller diameter and with smaller interphasic and secondary spacing.
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Microstructural analysis provides complementary information for the analysis of manufacturing processes and affects the properties of materials and their applicability. This study aims to contribute to the understanding of changes in the Al Sn alloy caused by the addition of the composition, 2% Mg and 2% Zn, in the microstructural evolution. The studied alloys Al-1% Sn-2% Mg and Al-1% Sn-2% Zn were subjected to the vertical descending unidirectional solidification process, under transient heat flow regime. Experimental approaches were developed to determine quantitatively the effects of the alloying elements on the thermal solidification variables, such as liquid isotherm velocity (VL) and cooling rate (TR), taking as reference the distance from the cooling camera/metal interface for each position allocated to the thermocouples along the solidified metal ingots. And experimental correlations are proposed between microstructural parameters - interphase spacing (λG), particle diameter (DG), secondary dendritic spacing (λ2) and thermal variables. The results obtained, for the morphology of the alloys in the present study, are characterized by a dendritic microstructure and particles in the form of dispersed globules in the aluminum matrix. The composition of 2% Zn shows lower values of the microstructural parameters (DG, λG, and λ2) for positions closest to the refrigerated base, increasing progressively as the cooling camera / metal interface moves away when compared to the 2% Mg composition. For higher values of VL and TR resulted in structures with particles of smaller diameter and with smaller interphasic and secondary spacing.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESAs ligas do sistema Al-Sn são utilizadas em elementos de máquinas, como mancais de deslizamento, sujeitos a esforços mecânicos, possibilitando ao produto final um baixo desgaste. A composição 1%Sn irá possibilitar uma distribuição das partículas de Sn na matriz de Alumínio e atuar como lubrificante sólido. Torna-se necessidade reforçar a matriz rica em Al, para tanto, busca-se adicionar terceiros elementos, Mg e Zn, que possa melhorar o comportamento mecânico. Na literatura, estudos sobre os parâmetros térmicos e morfologia são escassos para as ligas dos sistemas ternários Al-Sn-(Mg-Zn), em condições transitórias de extração de calor. A análise microestrutural fornece informações complementares para a análise de processos de fabricação e afeta as propriedades dos materiais e sua aplicabilidade. Este estudo possui como objetivo contribuir no entendimento das modificações na liga Al-Sn causadas pela adição da composição, 2%Mg e 2%Zn, na evolução microestrutural. As ligas estudadas Al-1%Sn-2%Mg e Al-1%Sn-2%Zn foram submetidas ao processo de solidificação unidirecional vertical descendente, sob regime transitório de fluxo de calor.Foram desenvolvidas abordagens experimentais para determinar de forma quantitativa os efeitos dos elementos de liga sobre as variáveis térmicas de solidificação, tais como velocidade da isoterma líquidus (VL) e taxa de resfriamento (TR), tomando como referência a distância da interface câmera de refrigeração/metal para cada posição alocada aos termopares ao longo dos lingotes metálicos solidificados. Propostas correlações experimentais entre os parâmetros microestruturais - espaçamentos interfásicos (λG), diâmetro das partículas (DG), espaçamento dendrítico secundário (λ2) e as variáveis térmicas. Os resultados obtidos, para a morfologia das ligas do presente estudo, caracterizam por uma microestrutura dendrítica e partículas na forma de glóbulos dispersas na matriz de alumínio. Notam-se para a composição 2%Zn menores valores dos parâmetros microestruturais (DG, λG, e λ2) para as posições mais próximas à base refrigerada, aumentando de forma progressiva à medida que ocorre o afastamento da interface câmera de refrigeração/metal quando comparada com a composição 2%Mg. Pois, para maiores valores de VL e TR resultaram em estruturas com partículas de menor diâmetro e com menores espaçamentos interfásicos e secundários.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBCavalcante, Danielle Guedes de Limahttp://lattes.cnpq.br/2575577028682912Siqueira Filho, Cláudio Alves dehttp://lattes.cnpq.br/3163231207672113Ferreira, Ivanilda Agustinho2022-09-28T20:23:03Z2021-08-062022-09-28T20:23:03Z2021-02-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/24788porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2022-10-25T12:49:45Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/24788Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462022-10-25T12:49:45Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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