Study of the process variables in the Al foams fabrication by means powder metallurgy

Orientador: Maria Helena RobertTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: O objetivo deste trabalho é investigar o efeito de diferentes técnicas de mistura, por moagem de alta energia e mistura convencional, técnicas de compactação, a frio ou dupla à quente, e taxas de aquecimento de espumagem, de 1°C/s ou 2°C/s, no processo de fabricação de espumas metálicas via metalurgia dos pós e nas características arquiteturais e propriedades dos produtos porosos obtidos. Foram utilizadas como matéria prima pós da liga AA2014 e do agente espumante TiH2 que é adicionado, em ambos os tipos de misturas, em quantidade de 1,5%. Os pós obtidos do processo de mistura convencional e da moagem de alta energia foram analisados com relação a dureza, morfologia, dimensões das partículas e microestrutura. Já os efeitos dos tipos de pós misturados nas diferentes técnicas e pressões de compactação empregadas foram investigados com relação a porosidade e qualidade externa dos precursores obtidos, por sua vez, o processo de espumagem dos precursores foi estudado com relação a influência de diferentes taxas de aquecimento na expansão da amostra. Os produtos porosos obtidos da espumagem foram analisadas quanto à sua qualidade interna, arquitetura celular, propriedades físicas, microestruturais e mecânicas em compressão. De modo geral, os resultados obtidos mostraram que a moagem de alta energia permite a obtenção de pós compósitos da liga AA2014 e TiH2, e a mistura simples mostrou homogeneidade na mistura de pós. Na compactação a frio a obtenção de precursores de boa qualidade externa se restringiu a uso da menor tensão empregada, entretanto, a expansão máxima e taxa de expansão no processo de espumagem foram baixas, já os compactados a quente apresentaram baixa porosidade e alta densidade, além disso, em espumagem apresentaram os maiores valores de expansão máxima e taxa de expansão comparativamente, principalmente com o emprego da maior taxa de aquecimento. Os produtos porosos obtidos da compactação a frio apresentaram sensíveis diferenças com relação aos compactados a quentes, como por exemplo, baixa fração de vazios, maior espessura de paredes e comportamento mecânico mais frágil. No caso das amostras obtidas a partir de moagem de alta energia por compactação a quente, comparativamente a condição de mistura convencional, foi verificado a presença de poros menores e alongados, com microestrutura mais deformada e platôs de deformação mais amplosAbstract: The work aims is to investigate the effect of different mixing techniques, by high energy milling and conventional mixing, cold or double hot compaction techniques, and heating rates of 1 ° C / s or 2 ° C / s, in the manufacturing metallic foams process by powder metallurgy and in the architectural characteristics and properties of the porous products obtained. Powders of the AA2014 alloy and the TiH2 foaming agent were used as raw materials, TiH2 was added in both mixtures types in an amount of 1.5%. The powders obtained from the conventional mixing and high energy milling process were analyzed with respect to hardness, morphology, particle size and microstructure. The effects of the powders mixed types in the different techniques and compaction pressures were investigated in relation to the porosity and external quality of the precursors obtained. On the other hand, the precursors foaming process was studied in relation to the influence of different heating rates in the sample expansion. The porous products obtained from the foaming were analyzed for their internal quality, cellular architecture, physical, microstructural and mechanical properties in compression. In general, the results showed which the high energy milling allows to obtain AA2014 and TiH2 composite powders and the simple mixture showed homogeneity in the powder mixture. In the cold compaction the obtained precursors of good external quality were restricted to the use of the lower stress applied, however, the maximum expansion and expansion rate in the foaming process were low. Hot compacted precursors presented low porosity and high density, moreover, in foaming showed the highest values maximum expansion and expansion rate comparatively, mainly with the use of the higher heating rate. The porous products obtained from the cold compaction presented significant differences in relation to the hot compacted, such as low voids fraction, higher wall thickness and brittle mechanical behavior. In the case of the samples obtained from high energy milling by hot compaction compared to the conventional mixing condition, was verified the presence of smaller and elongated pores, with more hardened microstructure and wider strain plateausDoutoradoMateriais e Processos de FabricaçãoDoutor em Engenharia Mecânic