Efeito da adição de nióbio nas variáveis térmicas de solidificação unidirecional, na microestrutura e nas propriedades mecânicas e elétricas da liga Cu-14zn-6al-4mn-3fe - Gozzi, Giuliano (2025)
As variáveis térmicas do processo de solidificação de um metal e os elementos químicos que o constituem são determinantes para as características do metal solidificado, como por exemplo: microestruturas, espaçamentos dendríticos, distribuição da composição química e fases formadas. As propriedades mecânicas, elétricas e magnéticas são afetadas em decorrência destas características. Este trabalho tem o objetivo de avaliar a influência das variáveis térmicas de solidificação da liga Cu-14Zn-6Al-4Mn-3Fe com adição de nióbio sobre a microestrutura, dureza, condutividade elétrica e permeabilidade magnética. A liga em estudo foi obtida por fundição da liga comercial Cu-24Zn-6Al-4Mn-3Fe com adição de liga-mãe de nióbio (65Nb-30Fe-2,5Si-1Al) utilizando um sistema de solidificação de fluxo de calor ascendente com refrigeração à água, controle de temperatura via termopar e interface de troca de calor de grafite (lingoteira). As variáveis térmicas de solidificação, entre elas, velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), taxa de resfriamento (TR) e gradiente térmico (GL) foram avaliadas em função da distância da superfície de extração de calor no lingote. A composição química foi analisada por espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). A microestrutura foi analisada por microscopia óptica (MO) e por microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por energia dispersiva (MEV-EDS) para caracterização das fases e intermetálicos presentes no material solidificado. As propriedades mecânicas, elétricas e magnéticas foram avaliadas por ensaios de dureza, condutividade elétrica e permeabilidade magnética, respectivamente e correlacionadas com as variáveis térmicas de solidificação. Os parâmetros térmicos foram modelados matematicamente e os resultados da composição química mostram adição de 0,16%, em massa, de nióbio na liga em estudo. As análises microestruturais mostraram a presença das fases características dos latões manganês, fases α e β, com a presença de dois microconstituintes intermetálicos: um contendo ferro e manganês e outro contendo alumínio, cobre e manganês. O nióbio associou-se aos microconstituintes com alta concentração de ferro. Observou-se a relação direta da fração volumétrica dos microconstituintes com os valores de dureza.