Correlação entre parâmetros térmicos e estruturais na solidificação transitória de ligas hipomonotéticas do sistema Al-Bi-Cu

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Main Author: Moura, Danusa Araújo de
Publication Date: 2020
Format: Master thesis
Language: por
Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
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Summary: Aluminum alloys have significant application potential as a material for plain bearings due to their characteristics, mainly their low weight and the possibility of compositions with elements of lubricating properties dispersed in their matrix. According to studies carried out on binary alloys (Al-Bi, Al-Pb and Al-In), the values obtained for mechanical strengths are low, thus, the addition of a third alloy element is seen as positive in order to increase the load bearing capacity of these materials. Copper (Cu) is appointed as an alloying element that can be added to Al-Bi alloys in order to improve the mechanical behavior of these alloys and also provide gains in tribological properties. There are few studies that relate the thermal parameters with the microstructure/ morphology in ternary alloys, mainly under transient conditions of heat extraction. The present study aims to contribute to the development of correlation between thermal and structural parameters of the hypomonotetic alloys of the Al-Bi-Cu system (Al-2%Bi-3%Cu and Al-2%Bi-5%Cu). For the development of the present study, a descending vertical unidirectional solidification device was used. The thermal parameters such as solidification speed, cooling rate and thermal gradient were determined experimentally by cooling curves acquired along the length of the ingot and, then, correlated with the microstructural parameters: interphasic and secondary dendritic spacing as well as the diameter of the particles of bismuth. From the results obtained, it is observed that the presence of copper promotes the formation of a dendritic microstructure and that the secondary dendritic spacing, the interphase spacing and the diameter of the bismuth particles increase as a function of the increase in the relative metal / refrigerated position, which can be justified by the variation of both the cooling rate and the thermal gradient.
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Copper (Cu) is appointed as an alloying element that can be added to Al-Bi alloys in order to improve the mechanical behavior of these alloys and also provide gains in tribological properties. There are few studies that relate the thermal parameters with the microstructure/ morphology in ternary alloys, mainly under transient conditions of heat extraction. The present study aims to contribute to the development of correlation between thermal and structural parameters of the hypomonotetic alloys of the Al-Bi-Cu system (Al-2%Bi-3%Cu and Al-2%Bi-5%Cu). For the development of the present study, a descending vertical unidirectional solidification device was used. The thermal parameters such as solidification speed, cooling rate and thermal gradient were determined experimentally by cooling curves acquired along the length of the ingot and, then, correlated with the microstructural parameters: interphasic and secondary dendritic spacing as well as the diameter of the particles of bismuth. From the results obtained, it is observed that the presence of copper promotes the formation of a dendritic microstructure and that the secondary dendritic spacing, the interphase spacing and the diameter of the bismuth particles increase as a function of the increase in the relative metal / refrigerated position, which can be justified by the variation of both the cooling rate and the thermal gradient.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESAs ligas de Alumínio apresentam significativo potencial de aplicação como material para mancais de deslizamento devido as suas características, principalmente seu baixo peso e possibilidade de composições com elementos de propriedades lubrificantes dispersos em sua matriz. De acordo com estudos realizados em ligas binárias (Al-Bi, Al-Pb e Al-In), os valores obtidos para resistências mecânicas são baixos, dessa forma, a adição de um terceiro elemento de liga é vista como positiva com o objetivo de elevar a capacidade de suportar carga desses materiais. O Cobre (Cu) é apontado como um elemento de liga que pode ser adicionado às ligas Al-Bi com o objetivo de melhorar o comportamento mecânico dessas ligas e também conferir ganhos nas propriedades tribológicas. São escassos os estudos que relacionam os parâmetros térmicos com a microestrutura/morfologia em ligas ternárias, principalmente em condições transitórias de extração de calor. O presente estudo objetiva contribuir para o desenvolvimento de correlação entre parâmetros térmicos e estruturais das ligas hipomonotéticas do sistema Al-Bi-Cu (Al-2%Bi-3%Cu e Al-2%Bi-5%Cu). Para o desenvolvimento do presente estudo, foi utilizado um dispositivo de solidificação unidirecional vertical descendente. Os parâmetros térmicos como velocidade de solidificação, taxa de resfriamento e gradiente térmico foram determinados experimentalmente por curvas de resfriamento adquiridas ao longo do comprimento do lingote e, em seguida, correlacionados com os parâmetros microestruturais: espaçamentos interfásicos e dendríticos secundários como também o diâmetro das partículas de bismuto. A partir dos resultados obtidos, nota-se que a presença do cobre promove a formação de uma microestrutura dendrítica e que os espaçamentos dendríticos secundários, os espaçamentos interfásicos e o diâmetro das partículas de bismuto aumentam em função do aumento da posição relativa metal/câmara refrigerada, o que pode ser justificado pela variação tanto da taxa de resfriamento como do gradiente térmicoUniversidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBCavalcante, Danielle Guedes de Limahttp://lattes.cnpq.br/2575577028682912Siqueira Filho, Cláudio Alves dehttp://lattes.cnpq.br/3163231207672113Moura, Danusa Araújo de2021-03-18T15:26:43Z2020-02-282021-03-18T15:26:43Z2020-02-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19750porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-06-29T13:29:07Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/19750Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:2021-06-29T13:29:07Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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