A influência do cobre nas microestruturas e propriedades mecânicas de uma liga Al2%Ni solidificadas com fluxo de calor unidirecional e transiente

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2016.As características mecânicas e químicas dos produtos metálicos solidificados dependem do arranjo microestrutural, mais especificamente do tamanho de grão e espaçamentos celulares ou dendríticos, das heterogeneidades de composição química, do tamanho, forma e distribuição das inclusões. A fusão de metais e, consequentemente, a solidificação, são etapas importantes na obtenção dos mais variados bens no nosso dia-a-dia. Neste trabalho, foram conduzidos experimentos de solidificação unidirecional em regime transiente (vertical ascendente) para asolidificação de ligas do sistema alumínio-níquel. Esta análise visa investigar experimentalmente o efeito das composições nos principaisparâmetros do processo de solidificação e sua influência nas estruturas de solidificadas. Após a obtenção dos lingotes e registrados das variações de temperatura, foram determinados os seguintes parâmetros de solidificação: velocidade de avanço da frente de solidificação, gradiente de temperatura em frente à isoterma liquidus, taxa de resfriamento e tempo local de solidificação. As macroestruturas obtidas evidencia estruturas colunares e as microestruturas aspecto dendrítico determinados através da microscópia óptica. É estabelecida no trabalho uma comparação entre os espaçamentosdendríticos e interdendríticos em relação adição do cobre determinadas pela microscópia eletrônica de varredura (MEV). Osespaçamentos dendríticosprimários experimentais referentes a solidificação das ligas Al2%Ni com 0,5%; 1,0% e 1,5%, são usados para estimar o módulo de elasticidade através do ensaio Sonelastic , dureza Brinell e microdurezaVickers correlacionando-os seus valores em relação ao efeito da adição do cobre com teores variados.The mechanical and chemical characteristics of the solidified metal products depend on the microstructural arrangement, more specifically on grain size and cellular or dendritic spacing, heterogeneities of chemical composition, size, shape and distribution of inclusions, etc. The fusion of metals and, consequently, the solidification are important steps in obtaining the most varied goods in our daily life. In this work, unidirectional solidification experiments were carried out in a transient regime (vertical ascending). The study of the solidification of metals and alloys in metal / mold system aims to find ways to combine the best desired characteristics and at the same time prevent the occurrence of defects during the solidification process, considering the importance of the correlation of the mechanical properties of A piece with structural morphology, at the microstructural levels. This analysis aims to experimentally investigate the effect of the compositions on the main parameters of the solidification process and their influence on the solidified structures. After the ingots were obtained and recorded of the temperature variations, the following solidification parameters were determined: solidification front feed rate, temperature gradient in front of the liquidus isotherm, cooling rate and local solidification time. The obtained macrostructures evidences columnar structures and dendritic aspect microstructures determined by optical microscopy. A comparison between dendritic and interdendriticspacings in relation to copper addition determined by scanning electron microscopy (SEM) is established in the paper. The experimental primary dendritic spacings referring to the solidification of Al2% Ni alloys with 0.5%; 1.0% and 1.5% are used to estimate the modulus of elasticity through the Sonelastic test, Brinell hardness and Vickers microhardness, correlating their values in relation to the effect of the addition of copper with varied contents