Desenvolvimento do compósito Al-5,0Si-1,0Cu/Al203 Caracterização microestrutural e trabalhabilidade

O desenvolvimento de compósito de matriz metálica (CMM) tem sido considerado como uma das maiores inovações dos materiais nos últimos trinta anos. Estes novos materiais vêem recebendo muita atenção de pesquisadores no mundo inteiro pela diversidade de aplicações industriais devido, principalmente, aos altos valores das propriedades mecânicas, bem superiores aos das ligas não reforçadas. Os fatores que ainda limitam a disseminação de utilização destes materiais têm sido a compatibilidade entre a matriz e o reforço e o alto custo de produção relativos ao modo de incorporação do reforço. Neste trabalho de dissertação, foram desenvolvidos alguns equipamentos que tornaram possível a elaboração de materiais compósitos a base de alumínio pelo processo de reofundição. Foram feitas duas máquinas: uma para incorporação do reforço sob agitação mecânica da liga fundida e uma outra para compactação, através da mesa vibratória com suporte para o molde de solidificação. Partindo destes equipamentos, foram desenvolvidos compósitos com matriz metálica de alumínio (Al- 5,0Si-1,0Cu) reforçado com 1, 2 e 4% alumina (Al2O3). Estes materiais foram produzidos por fundição convencional com a incorporação do reforço sob agitação mecânica (Stirring cast) e vazamento da liga reforçada no estado semi-sólido (rheocasting). Depois de elaborados, os compósitos foram caracterizados microestruturalmente por microscopia óptica. Ensaios de trabalhabilidade, conformação e usinagem, foram realizados para se avaliar a possibilidade de fabricação de peças e componentes estruturais, disseminando a utilização deste tipo de material para indústria em geral. Para o ensaio de conformação, o material foi aquecido durante 1 hora a 515 oC num forno tipo mufla e depois foi deformado num laminador do tipo ourives, com taxa de deformação de 1,6 s-1 e redução (Dh) por passe constante. Os ensaios de usinagem foram feitos num torno mecânico com comando numérico computadorizado (CNC). Considerando-se o teor de alumina incorporado, a usinabilidade do material foi avaliada em função da qualidade do acabamento superficial (rugosidade). Os resultados mostraram que o processo de reofundição foi eficaz e o reforço incorporado distribui-se por toda a matriz, principalmente nos contornos de grão. É possível conformar-se estes materiais a quente com passes superiores a 10%, sem comprometer sua integridade estrutural. Na usinagem, o mecanismo predominante, do desgaste da ferramenta de corte, foi a abrasão com formação de aresta postiça, mas mostrou-se que é possível produzir-se peças mecânicas por este processo de fabricação. Os compósitos com matriz de alumínio reforçados com partículas finas de alumina (Al2O3) mostraram-se muito promissores para aplicação industrial, desde que sejam controlados o tamanho e a morfologia (quantidade e dispersão) do reforço na matri