Obtenção de vidrados à base de aluminoborofosfato à liga AlSi9Cu3 visando aumento da eficiência energética em motores de combustão interna

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Franceschini, Francieli Gonçalves
Orientador(a): Bergmann, Carlos Perez
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Ligas de alumínio
Revestimento cerâmico
Condutividade térmica
Palavras-chave em Inglês:
Aluminoborophosphate glaze
AlSi9Cu3 alloy
Thermal conductivity
Aluminoborophosphate frits
Suspension rheology
Thermal barriers
Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/297983
Resumo: Este trabalho realizou o desenvolvimento e a aplicação de vidrados sobre a liga de alumínio AlSi9Cu3, visando à redução da condutividade térmica e ao aumento da eficiência energética em motores de combustão interna. Foram elaboradas seis fritas do sistema aluminoborofosfatado com diferentes proporções de P2O5, Al2O3, B2O3, TiO2, K2O, Li2O e Na2O. As fritas foram caracterizadas quanto à distribuição de tamanho de partículas, área superficial BET, composição química (FRX) e densidade real. A partir das fritas, formularam-se esmaltes cerâmicos avaliados reologicamente, determinando-se os parâmetros ótimos de concentração de sólidos, dispersante e ligante. Os vidrados obtidos foram caracterizados quanto à sinterização, densidade, porosidade, microestrutura (MEV) e propriedades térmicas. Em seguida, os sistemas foram aplicados sobre substratos da liga AlSi9Cu3, e os vidrados foram avaliados por inspeção visual, análise microestrutural da superfície vidrada e ensaio de condutividade térmica. Os resultados demonstraram que a composição química das fritas exerceu influência direta tanto sobre o comportamento reológico dos esmaltes quanto sobre as propriedades finais dos vidrados. Dentre as formulações avaliadas, destacaram-se os vidrados baseados nas fritas FR02 e FR04, que apresentaram elevada densificação e boa aderência. A frita FR06, embora termicamente estável, resultou em vidrados comprometidos estruturalmente em temperaturas elevadas. Já a FR03 foi descartada devido ao desempenho superficial insatisfatório. As análises confirmaram a viabilidade da formulação aluminoborofosfatada como alternativa funcional aos sistemas vítreos tradicionais para aplicação em ligas de alumínio, com potencial para aumentar a vida útil de componentes metálicos submetidos a gradientes térmicos intensos.
id UFRGS-2_06a6da9312dfc9cf991bc9518ededeb3
oai_identifier_str oai:www.lume.ufrgs.br:10183/297983
network_acronym_str UFRGS-2
network_name_str Lume - Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
repository_id_str
spelling Franceschini, Francieli GonçalvesBergmann, Carlos PerezArcaro, Sabrina2025-10-16T08:01:14Z2025http://hdl.handle.net/10183/297983001292822Este trabalho realizou o desenvolvimento e a aplicação de vidrados sobre a liga de alumínio AlSi9Cu3, visando à redução da condutividade térmica e ao aumento da eficiência energética em motores de combustão interna. Foram elaboradas seis fritas do sistema aluminoborofosfatado com diferentes proporções de P2O5, Al2O3, B2O3, TiO2, K2O, Li2O e Na2O. As fritas foram caracterizadas quanto à distribuição de tamanho de partículas, área superficial BET, composição química (FRX) e densidade real. A partir das fritas, formularam-se esmaltes cerâmicos avaliados reologicamente, determinando-se os parâmetros ótimos de concentração de sólidos, dispersante e ligante. Os vidrados obtidos foram caracterizados quanto à sinterização, densidade, porosidade, microestrutura (MEV) e propriedades térmicas. Em seguida, os sistemas foram aplicados sobre substratos da liga AlSi9Cu3, e os vidrados foram avaliados por inspeção visual, análise microestrutural da superfície vidrada e ensaio de condutividade térmica. Os resultados demonstraram que a composição química das fritas exerceu influência direta tanto sobre o comportamento reológico dos esmaltes quanto sobre as propriedades finais dos vidrados. Dentre as formulações avaliadas, destacaram-se os vidrados baseados nas fritas FR02 e FR04, que apresentaram elevada densificação e boa aderência. A frita FR06, embora termicamente estável, resultou em vidrados comprometidos estruturalmente em temperaturas elevadas. Já a FR03 foi descartada devido ao desempenho superficial insatisfatório. As análises confirmaram a viabilidade da formulação aluminoborofosfatada como alternativa funcional aos sistemas vítreos tradicionais para aplicação em ligas de alumínio, com potencial para aumentar a vida útil de componentes metálicos submetidos a gradientes térmicos intensos.This work involved the development and application of glazes on the AlSi9Cu3 aluminum alloy, aiming to reduce thermal conductivity and increase energy efficiency in internal combustion engines. Six frits of the aluminoborophosphate system were prepared with different proportions of P2O5, Al2O3, B2O3, TiO2, K2O, Li2O and Na2O. The frits were characterized in terms of particle size distribution, BET surface area, chemical composition (FRX), and true density. From the frits, ceramic glazes were formulated and evaluated rheologically, determining the optimal parameters for solids concentration, dispersant, and binder. The glazes obtained were characterized in terms of sintering, density, porosity, microstructure (SEM), and thermal properties. The systems were then applied to AlSi9Cu3 alloy substrates, and the glazes were evaluated by visual inspection, microstructural analysis of the glazed surface, and thermal conductivity testing. The results showed that the chemical composition of the frits had a direct influence on both the rheological behavior of the enamels and the final properties of the glazes. Among the formulations evaluated, the glazes based on FR02 and FR04 frits stood out, presenting high densification and good adhesion. The FR06 frit, although thermally stable, resulted in structurally compromised glazes at high temperatures. FR03 was discarded due to unsatisfactory surface performance. The analyses confirmed the viability of the aluminoborophosphate formulation as a functional alternative to traditional vitreous systems for application in aluminum alloys, with the potential to increase the service life of metal components subjected to intense thermal gradients.application/pdfporLigas de alumínioRevestimento cerâmicoCondutividade térmicaAluminoborophosphate glazeAlSi9Cu3 alloyThermal conductivityAluminoborophosphate fritsSuspension rheologyThermal barriersObtenção de vidrados à base de aluminoborofosfato à liga AlSi9Cu3 visando aumento da eficiência energética em motores de combustão internainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisUniversidade Federal do Rio Grande do SulEscola de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de MateriaisPorto Alegre, BR-RS2025doutoradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Lume - Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instacron:UFRGSTEXT001292822.pdf.txt001292822.pdf.txtExtracted Texttext/plain166076http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/297983/2/001292822.pdf.txt38e0faa4c798c7b235c153fb7a27e0b1MD52ORIGINAL001292822.pdfTexto parcialapplication/pdf919640http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/297983/1/001292822.pdf826b1a31ab87053f3441f5faec0a47d5MD5110183/2979832025-10-19 08:02:09.844065oai:www.lume.ufrgs.br:10183/297983Repositório InstitucionalPUBhttps://lume.ufrgs.br/oai/requestlume@ufrgs.bropendoar:2025-10-19T11:02:09Lume - Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Obtenção de vidrados à base de aluminoborofosfato à liga AlSi9Cu3 visando aumento da eficiência energética em motores de combustão interna
title Obtenção de vidrados à base de aluminoborofosfato à liga AlSi9Cu3 visando aumento da eficiência energética em motores de combustão interna
spellingShingle Obtenção de vidrados à base de aluminoborofosfato à liga AlSi9Cu3 visando aumento da eficiência energética em motores de combustão interna
Franceschini, Francieli Gonçalves
Ligas de alumínio
Revestimento cerâmico
Condutividade térmica
Aluminoborophosphate glaze
AlSi9Cu3 alloy
Thermal conductivity
Aluminoborophosphate frits
Suspension rheology
Thermal barriers
title_short Obtenção de vidrados à base de aluminoborofosfato à liga AlSi9Cu3 visando aumento da eficiência energética em motores de combustão interna
title_full Obtenção de vidrados à base de aluminoborofosfato à liga AlSi9Cu3 visando aumento da eficiência energética em motores de combustão interna
title_fullStr Obtenção de vidrados à base de aluminoborofosfato à liga AlSi9Cu3 visando aumento da eficiência energética em motores de combustão interna
title_full_unstemmed Obtenção de vidrados à base de aluminoborofosfato à liga AlSi9Cu3 visando aumento da eficiência energética em motores de combustão interna
title_sort Obtenção de vidrados à base de aluminoborofosfato à liga AlSi9Cu3 visando aumento da eficiência energética em motores de combustão interna
author Franceschini, Francieli Gonçalves
author_facet Franceschini, Francieli Gonçalves
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Franceschini, Francieli Gonçalves
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Bergmann, Carlos Perez
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Arcaro, Sabrina
contributor_str_mv Bergmann, Carlos Perez
Arcaro, Sabrina
dc.subject.por.fl_str_mv Ligas de alumínio
Revestimento cerâmico
Condutividade térmica
topic Ligas de alumínio
Revestimento cerâmico
Condutividade térmica
Aluminoborophosphate glaze
AlSi9Cu3 alloy
Thermal conductivity
Aluminoborophosphate frits
Suspension rheology
Thermal barriers
dc.subject.eng.fl_str_mv Aluminoborophosphate glaze
AlSi9Cu3 alloy
Thermal conductivity
Aluminoborophosphate frits
Suspension rheology
Thermal barriers
description Este trabalho realizou o desenvolvimento e a aplicação de vidrados sobre a liga de alumínio AlSi9Cu3, visando à redução da condutividade térmica e ao aumento da eficiência energética em motores de combustão interna. Foram elaboradas seis fritas do sistema aluminoborofosfatado com diferentes proporções de P2O5, Al2O3, B2O3, TiO2, K2O, Li2O e Na2O. As fritas foram caracterizadas quanto à distribuição de tamanho de partículas, área superficial BET, composição química (FRX) e densidade real. A partir das fritas, formularam-se esmaltes cerâmicos avaliados reologicamente, determinando-se os parâmetros ótimos de concentração de sólidos, dispersante e ligante. Os vidrados obtidos foram caracterizados quanto à sinterização, densidade, porosidade, microestrutura (MEV) e propriedades térmicas. Em seguida, os sistemas foram aplicados sobre substratos da liga AlSi9Cu3, e os vidrados foram avaliados por inspeção visual, análise microestrutural da superfície vidrada e ensaio de condutividade térmica. Os resultados demonstraram que a composição química das fritas exerceu influência direta tanto sobre o comportamento reológico dos esmaltes quanto sobre as propriedades finais dos vidrados. Dentre as formulações avaliadas, destacaram-se os vidrados baseados nas fritas FR02 e FR04, que apresentaram elevada densificação e boa aderência. A frita FR06, embora termicamente estável, resultou em vidrados comprometidos estruturalmente em temperaturas elevadas. Já a FR03 foi descartada devido ao desempenho superficial insatisfatório. As análises confirmaram a viabilidade da formulação aluminoborofosfatada como alternativa funcional aos sistemas vítreos tradicionais para aplicação em ligas de alumínio, com potencial para aumentar a vida útil de componentes metálicos submetidos a gradientes térmicos intensos.
publishDate 2025
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2025-10-16T08:01:14Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2025
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10183/297983
dc.identifier.nrb.pt_BR.fl_str_mv 001292822
url http://hdl.handle.net/10183/297983
identifier_str_mv 001292822
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Lume - Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
instacron:UFRGS
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
instacron_str UFRGS
institution UFRGS
reponame_str Lume - Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
collection Lume - Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
bitstream.url.fl_str_mv http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/297983/2/001292822.pdf.txt
http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/297983/1/001292822.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 38e0faa4c798c7b235c153fb7a27e0b1
826b1a31ab87053f3441f5faec0a47d5
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Lume - Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
repository.mail.fl_str_mv lume@ufrgs.br
_version_ 1877356683606360064

Registros relacionados