Production, by thixoinfiltration, of low-density materials using AA7075 alloy, and characterization of their physical and mechanical properties

Orientadores: Maria Helena Robert, Antonio Celso Fonseca de Arruda.Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Este trabalho teve como objetivo estudar o processo de produção de esponjas metálicas e compósitos de baixa densidade por tixoinfiltracao. A liga metálica AA7075 foi submetida a uma analise de tixohabilidade, na qual foi observada sua adequação ao processo e foi definida a temperatura de trabalho para a infiltração. A produção das amostras consistiu em infiltrar a pasta tixotropica da liga AA7075 sobre bloqueadores removíveis (partículas de NaCl), para a produção das esponjas, e sobre bloqueadores não-removíveis de materiais cerâmicos porosos (vermiculita e cinasita), para a produção dos compósitos. Todas as esponjas metálicas e compósitos produzidos foram caracterizados quanto a sua arquitetura interna, propriedades físicas, térmicas e mecânicas. Os resultados mostraram em todos os casos uma boa qualidade geral dos produtos e uma boa repetibilidade do processo. O comportamento de todos os materiais produzidos em compressão estática ou dinâmica se mostrou próximo do comportamento típico de materiais celulares, com grande platô de deformação plástica ocorrendo com valores relativamente baixos de tensão. A analise das curvas obtidas nos ensaios de compressão semi-estática e compressão dinâmica, em conjunto com imagens de amostras parcialmente comprimidas, forneceu informações sobre os prováveis mecanismos de deformação envolvidos, incluindo o papel dos materiais de reforço. Adicionalmente, foi proposto um equacionamento para a condutividade térmica, dos compósitos, cujos resultados se mostraram satisfatoriamente correlacionados com os experimentaisAbstract: This work had the objective to study the process of production of open-cell metallic foams and low-density composites by thixoinfiltration. The AA7075 alloy underwent a thixoability analysis, in which it was observed its adequation to the process, and the working temperature for the infiltration was defined. The samples production consisted in infiltrating the thixotropic slurry of AA7075 alloy into removable space-holders (NaCl particles) for the production of the foams, and into non-removable space-holders of porous ceramic materials (vermiculite and expanded clay) for the production of the composites. All the foams and composites produced were characterized according to their internal architecture, physical, thermal, and mechanical properties. The results in all cases showed a good quality of the products in general, and a good repeatability of the process. The behavior of all the produced materials under semi-static and dynamic compression remained similar to the typical behavior of cellular materials, with a large plastic deformation plateau occurring with relatively low stress levels. The analysis of the obtained curves from the semi-static and dynamic tests, together with images from partially compressed samples, gave information about the possible deformation mechanisms involved, including the role of the reinforcement materials. Furthermore, a calculation for the thermal conductivity of the composites was proposed, with their results satisfactorily correlated to experimental dataDoutoradoMateriais e Processos de FabricaçãoDoutor em Engenharia Mecânic