Caracterização microestrutural da liga AlSi9Cu3 obtida por fundição assistida por ultrassons

Abstract

As ligas de alumínio são das mais usadas na indústria da fundição, na medida em que aliam boas propriedades como baixa massa volúmica, elevada resistência à corrosão e elevada resistência específica, o que as torna indicadas para aplicações diversas, em diferentes setores, onde se destaca aeronáutica e indústria automóvel. Contudo, em condições normais de processamento, nem sempre se consegue alcançar as melhores propriedades para os componentes a produzir. Deste modo, a obtenção de fundidos de elevada qualidade é um aspeto que tem cada vez mais importância na indústria da fundição. Os parâmetros microestruturais que mais influenciam as propriedades das ligas Al-Si são o tipo de estrutura e tamanho apresentado pela fase α-Al, a morfologia do silício eutético e também o tipo e morfologia dos intermetálicos formados. As formas mais comuns de melhorar as propriedades mecânicas dos componentes a produzir são através da adição de elementos que promovem a afinação da estrutura e modificação da morfologia do silício. Contudo, nos últimos anos, a aplicação de vibrações ultrassónicas ao metal líquido surgiu como uma forma eficaz de promover afinação e modificação da estrutura, tendo vindo a ser alvo de estudos o efeito da sua aplicação nos compostos intermetálicos. O objetivo do presente trabalho prende-se na avaliação do efeito que a aplicação de vibrações ultrassónicas ao metal líquido tem no tipo de intermetálicos formados, bem como na estrutura apresentada pela fase α-Al. A técnica de EBSD surge como um poderoso elemento de avaliação dos parâmetros cristalográficos das diferentes fases formadas, pretendendo-se assim obter estas informações relativas às diferentes fases formadas para condições de processamento distintas. Durante este trabalho foram também realizadas análises térmicas, de forma a se verificar qual o efeito que o processamento por ultrassons tem nos parâmetros de solidificação. A partir das técnicas de análise utilizadas verificou-se que o processamento por ultrassons promove a formação de estruturas não dendríticas, causando também uma alteração da morfologia dos compostos intermetálicos. O processamento do metal líquido por ultrassons pode então causar nucleação, fragmentação ou combinação dos efeitos de nucleação e fragmentação destes compostos.

The Al-Si alloys are the most used in the foundry industry since they combine good properties such as low density, high corrosion resistance and high specific strength, which make them the best choice for several applications, such as aerospace and automotive industries. However, in normal processing conditions, the produced components not always possesses the pretended properties. Thus, obtaining high quality castings is an issue of big importance. The microstructural parameters that most affect the properties of Al-Si alloys are the type of structure and size of α-Al phase, the morphology of eutectic silicon and the morphology of intermetallic compounds. To improve the mechanical properties of the components are commonly added to the melt elements that promote the refining of structure or change the morphology of eutectic silicon. However, in the last few years the application of ultrasonic vibration to the molten metal has gaining some importance since it’s an effective technique in promote the refinement of structure and is also capable of changing the morphology of silicon. Their effect in the intermetallic compounds is already been studied by several researchers. The aim of this work is the evaluation of the effect that application of ultrasonic vibration to the melt has in the type of intermetallic compounds formed, as well as in the structure of α-Al phase. The EBSD technique is a powerful method to determine the crystallographic parameters of each phase and with it is pretended to analyse the main difference between the phases formed during the cooling. In this work was also performed cooling curve thermal analysis in order to verify the effect that ultrasonic vibration has on the critical solidification temperatures. In general was observed that the usage of ultrasonic treatment promotes the formation of non-dendritic structures and also changes the morphology of intermetallic compounds. This treatment can cause the nucleation, fragmentation or a combination between nucleation and fragmentation of these compounds.