Estudo experimental do efeito da adição de bismuto nas variáveis térmicas de solidificação, microestrutura, microssegregação, e propriedade mecânica na liga binária de AlCu

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorFerreira, Alexandre Furtado-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8648089123168415-
Autor(es): dc.contributorSantos , Claudinei dos-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/1355748902111663-
Autor(es): dc.contributorCorrêa, Sandro Rosa-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/7116690411629489-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9639886615749379-
Autor(es): dc.creatorMoura, Lucas Jardim de-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:26:57Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:26:57Z-
Data de envio: dc.date.issued2023-05-12-
Data de envio: dc.date.issued2023-05-12-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/28781-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/770794-
Descrição: dc.descriptionO processo de solidificação é uma das técnicas de manufatura de materiais mais utilizadas, e se tratando de materiais metálicos, está presente na fabricação de quase todas as peças e componentes. O alumínio, por sua vez, é um destes materiais metálicos que passa pelo processo de solidificação e que possui uma ampla gama de aplicações devido a sua alta disponibilidade e baixa densidade, além de outras características de grande interesse, como boa resistência a corrosão e alta condutividade elétrica e térmica. O cobre e o bismuto são dois elementos que costumam ser associados ao alumínio. Ligas de Al-­Cu são consolidadas comercialmente possuindo características de elevada resistência mecânica associada a baixo peso, sendo bastante aplicadas na indústria automotiva e aeronáutica. Já as ligas Al-­Bi possuem características tribológicas interessantes, sendo muito utilizados em rolamentos de motor. A incorporação do cobre à liga alumínio­bismuto, por sua vez, tem se mostrado uma boa alternativa para melhorar a resistência mecânica sem perder as características tribológicas. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo analisar experimentalmente o efeito da adição de bismuto em uma liga alumínio­cobre no que diz respeito às variáveis térmicas, microestrutura, microssegregação e microduzeza Vickers. Os dados do processo de solidificação unidirecional vertical ascendente permitiram que correlações fossem obtidas e dados fossem tratados e analisados tanto no contexto da comparação entre as ligas Al-4%Cu­-2%Bi e Al­-4%Cu quanto na análise individual da liga ternária. Ao avaliar as variáveis térmicas, observou­se que a adição do bismuto levou à um aumento nos valores de velocidade de solidificação, taxa de resfriamento e gradiente térmico. No que diz respeito à macroestrutura, a liga ternária Al-­Cu-­Bi apresentou estrutura equiaxial ao longo de todo o comprimento do lingote, diferente da estrutura colunar observada para a liga binária Al­-Cu. Entretanto, no contexto da microestrutura, observou­se a predominância de formações dendríticas ao longo de todo o lingote para ambas as ligas. Ao caracterizar as microestruturas com os espaçamentos dendríticos terciários, verificou­-se que a adição do bismuto levou à valores menores de EDT encontrados para a liga ternária quando comparados com a liga Al­-Cu, indicando um refinamento da microestrutura. Além disso, verificou microssegregação para ambos os solutos cobre e bismuto na liga ternária, além de microssegregação de cobre para a liga binária, indicando que o aumento da velocidade de solidificação tende a mover os perfis para cima. Ao comparar a microssegregação de cobre entre as ligas em análise, um maior grau de segregação para a liga Al­-Cu-­Bi foi obtido. Por fim, ao analisar a microdureza para a liga Al­-4%Cu­-2%Bi, verificou­se um comportamento já esperado no qual a microdureza Vickers aumenta à medida em que se refina a microestrutura. Comparando com a liga binária, a liga ternária apresentou valores de microssegregação menores devido à adição do bismuto, que é um elemento mais macio que os demais.-
Descrição: dc.descriptionThe solidification process is one of the most used materials manufacturing techniques, and when it comes to metallic materials, it is present in the manufacture of almost all parts and components. Aluminum, in turn, is one of these metallic materials that undergoes the solidification process and has a wide range of applications due to its high availability and low density, in addition to other characteristics of great interest, such as good corrosion resistance and high electrical and thermal conductivity. Copper and bismuth are two elements that are often associated with aluminum. Al-Cu alloys are commercially consolidated having characteristics of high mechanical strength associated with low weight, being widely applied in the automotive and aeronautical industry. Al­-Bi alloys, on the other hand, have interesting tribological characteristics, being widely used in motor bearings. The incorporation of copper to the aluminumbismuth alloy, in turn, has been shown to be a good alternative to improve the mechanical strength without losing the tribological characteristics. In this context, the present work aims to experimentally analyze the effect of the addition of bismuth in an aluminum­copper alloy with respect to the thermal variables, microstructure, microsegregation and Vickers microduzeza. The data from the upward vertical unidirectional solidification process allowed correlations to be obtained and data to be treated and analyzed both in the context of the comparison between Al-­4%Cu­-2%Bi and Al­-4%Cu alloys and in the individual analysis of the ternary alloy. . When evaluating the thermal variables, it was observed that the addition of bismuth led to an increase in the values of solidification velocity, cooling rate and thermal gradient. Regarding the macrostructure, the ternary Al­Cu­Bi alloy showed an equiaxed structure along the entire length of the ingot, different from the columnar structure observed for the binary Al­-Cu alloy. However, in the context of the microstructure, a predominance of dendritic formations was observed along the entire ingot for both alloys. When characterizing the microstructures with tertiary dendritic spacings, it was found that the addition of bismuth led to lower EDT values found for the ternary alloy when compared to the Al-­Cu alloy, indicating a refinement of the microstructure. Furthermore, microsegregation was verified for both copper and bismuth solutes in the ternary alloy, in addition to copper microsegregation for the binary alloy, indicating that increasing solidification velocity tends to move the profiles upwards. When comparing copper microsegregation between the alloys under analysis, a higher degree of segregation for the Al­-Cu-­Bi alloy was obtained. Finally, when analyzing the microhardness for the Al­-4%Cu-­2%Bi alloy, there was an already expected behavior in which the Vickers microhardness increases as the microstructure is refined. Compared with the binary alloy, the ternary alloy showed lower microsegregation values due to the addition of bismuth, which is a softer element than the others.-
Descrição: dc.description125 p.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectSolidificação unidirecional-
Palavras-chave: dc.subjectLiga ternária-
Palavras-chave: dc.subjectParâmetros térmicos-
Palavras-chave: dc.subjectEspaçamentos dendríticos-
Palavras-chave: dc.subjectBismuto-
Palavras-chave: dc.subjectMicrossegregação-
Palavras-chave: dc.subjectLigas de alumínio-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Metalúrgica-
Palavras-chave: dc.subjectProdução intelectual-
Palavras-chave: dc.subjectUnidirecional solidification-
Palavras-chave: dc.subjectTernary alloy-
Palavras-chave: dc.subjectThermal parameters-
Palavras-chave: dc.subjectDendritic spacing-
Título: dc.titleEstudo experimental do efeito da adição de bismuto nas variáveis térmicas de solidificação, microestrutura, microssegregação, e propriedade mecânica na liga binária de AlCu-
Tipo de arquivo: dc.typeDissertação-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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