Tratamento de agitação ultrassónica da liga A356 reforçada com partículas SiC

Abstract

A constante evolução do mercado tem levado a um aumento da procura por materiais avançados. No caso da indústria automóvel e outras similares, a incessante procura por materiais que consigam aliar uma baixa massa volúmica a boas propriedades mecânicas tem-se intensificado nos últimos anos por forma a reduzir a massa de veículos, equipamentos e estruturas. Neste seguimento, as ligas de alumínio têm vindo a ganhar destaque no mundo industrial pelo facto de apresentar boas propriedades mecânicas aliadas a uma baixa massa volúmica em comparação com os aços ou os ferros fundidos. Porém, apesar das suas características vantajosas, as ligas de alumínio não apresentam propriedades mecânicas suficientes para fazer face aos requisitos de determinados componentes e estruturas. Neste sentido, surgiu a ideia de produzir um material avançado a partir das ligas de alumínio: os compósitos de matriz de alumínio. Com estes, espera-se a melhoria das propriedades mecânicas sem o comprometimento da massa volúmica obtendo, desta forma, um material com uma melhor relação entre propriedades mecânicas e massa volúmica. Contudo, a produção destes materiais não é fácil tendo sido objetivo de diversos estudos ao longo do últimos anos. Assim, surgiu o tema deste trabalho que tem como objetivo obter um procedimento ótimo de fundição que permita a obtenção de compósitos de matriz de alumínio de boa qualidade com propriedades mecânicas superiores às da liga de base. Para a execução deste trabalho foi necessário, numa primeira instância, a compreensão do tema em questão. Esta passou pela pesquisa bibliográfica de artigos e livros onde são apresentados e discutidos diversos assuntos relacionados com este trabalho nomeadamente a fundição das ligas de alumínio, as técnicas de pré-processamento das partículas cerâmicas usadas para o reforço da liga e a produção das ligas de alumínio compósitas. Posteriormente, foram definidos os materiais a utilizar nos diversos ensaios de ball milling e de fundição dos compósitos e os procedimentos a adotar na realização destes. Por fim, foram apresentados e discutidos os resultados das microestruturas e dos ensaios de dureza, de tração e de DMA. Os resultados deste trabalho mostraram uma boa dispersão das partículas e um aumento da dureza de 1,6 % e das tensões de cedência e de rutura de 14,6 % e 12,4 %, respetivamente. Para além disso, verificou-se um aumento da capacidade de amortecimento que diminui após o tratamento térmico.

The constant evolution of the market has led to an increased demand for advanced materials. In the case of the automobile industry and others, the incessant search for materials that can combine a low density with good mechanical properties has intensified in recent years to reduce the mass of vehicles, equipment and structures. In this context, aluminum alloys have been gaining prominence in the industrial world since they present good mechanical properties combined with a low density compared to steel or cast iron. However, despite their advantageous characteristics, aluminum alloys don’t have sufficient mechanical properties to meet the requirements of certain components and structures. In this sense, came the idea of producing an advanced material from aluminum alloys: aluminum matrix composites. With these, it is expected the improvement of the mechanical properties without compromising the density, thus obtaining a material with a better relationship between mechanical properties and density. However, the production of these materials is not easy, having been the object of several studies over the last few years. Thereby, the theme of this work emerged, which aims to obtain an optimal casting procedure that allows obtaining good quality aluminum matrix composites with mechanical properties superior to those of the base alloy. To carry out this work, it was necessary, in the first instance, to understand the topic in question. This went through the bibliographical research of articles and books where several subjects related to this work are presented and discussed, namely the casting of aluminum alloys, the pre-processing techniques of the ceramic particles used for the reinforcement of the alloy and the production of aluminum alloys composites. Subsequently, the materials to be used in the various ball milling and casting tests of composites and the procedures to be adopted in carrying them out were defined. Finally, the results of the microstructures and the hardness, tensile and DMA tests were presented and discussed. The results of this work showed a good dispersion of the particles and an increase in hardness of 1,6 % and in yield and ultimate stress of 14,6 % and 12,4 %, respectively. Furthermore, there was an increase in the damping capacity which decreases after the heat treatment.