Evolução Microestrutural e Resistências Mecânica e ao Desgaste de Ligas Ternárias Al-Bi-Si e Al-Bi-Ni Solidificadas Unidirecionalmente

Resumo

A caracterização da microestrutura ao longo do processo de solidificação de ligas metálicas é fundamental, uma vez que compreendida a correlação entre as etapas do processo de fabricação e as características do produto final, pode-se planejar a obtenção de componentes com propriedades adequadas. Nesse sentido, relações funcionais que permitam correlacionar parâmetros microestruturais e resistências mecânica e ao desgaste de ligas metálicas é fundamental para a pré-programação do produto final. Ligas binárias Al-Bi têm sido estudadas com foco em aplicações tribológicas, mais especificamente em mancais e componentes internos de motores de combustão. Entretanto, face aos avanços de novos projetos de motores, onde maiores cargas e velocidades de operação exigirão melhores propriedades para suportar o regime de trabalho em temperaturas mais elevadas, ligas binárias Al-Bi não atenderão os requisitos mecânicos que serão exigidos e novas alternativas Al-Bi-X terão que ser buscadas. O objetivo desse trabalho é contribuir para o entendimento das alterações provocadas pela adição de terceiros elementos de liga, em particular Ni e Si, em ligas Al-Bi, com foco na evolução microestrutural e nas propriedades mecânicas e tribológicas decorrentes. Sabe-se que Si e Ni são elementos que induzem fortalecimento da microestrutura, e que Bi atua como lubrificante sólido. Apesar disso, praticamente inexistem trabalhos na literatura focados na evolução microestrutural, caracterização das fases e propriedades de aplicação de ligas dos sistemas ternários Al-Bi-Si e Al-Bi-Ni. Nesse trabalho pretende-se realizar uma ampla varredura experimental, abordando a evolução microestrutural de ligas desses sistemas ternários, avaliando fases, morfologias e suas escalas características ao longo da solidificação. Para tanto, essa ligas serão solidificadas em regime transitório e em uma ampla faixa de taxas de resfriamento durante a solidificação unidirecional. Serão experimentalmente determinados os parâmetros térmicos de solidificação: velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (V), gradiente térmico (G), e taxa de resfriamento (T ). Serão desenvolvidas leis de crescimento correlacionando parâmetros microestruturais e térmicos e relações funcionais entre propriedades de tração e resistência ao desgaste em função da escala representativa da microestrutura. Para complementar a compreensão da evolução microestrutural dessas ligas pretende-se realizar filmagens in situ durante o crescimento direcional Bridgman de algumas composições desses ternários utilizando uma técnica específica de raios X, a serem realizadas no Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) - Aix Marseille Université (AMU), França, através de estágio de pesquisa (BEPE-FAPESP).