Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29178| Título: | Avaliação da tixoconformação e desgaste abrasivo do compósito A380/NbC obtido pelo método stir casting |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of tixoformation and abrasive wear of the A380/NbC composite obtained by the stir casting method |
| Autor(es): | Arendarchuck, Bruno Edu |
| Orientador(es): | Lourençato, Luciano Augusto |
| Palavras-chave: | Conformação Nióbio Desgaste mecânico Abrasivos Conformation Niobium Mechanical wear Abrasives |
| Data do documento: | 29-Jun-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | ARENDARCHUCK, Bruno Edu. Avaliação da tixoconformação e desgaste abrasivo do compósito A380/NbC obtido pelo método stir casting. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022. |
| Resumo: | As atuais demandas de engenharia necessitam de materiais que apresentem propriedades específicas, que geralmente não são atendidas com uso de materiais convencionais. Esta condição leva a necessidade do desenvolvimento de novos materiais, onde se destacam os materiais compósitos de matriz metálica. A inserção de partículas cerâmicas na matriz de alumínio contribui para aprimoramento das propriedades mecânicas, assim buscando-se a melhoria na resistência ao desgaste. Na formulação de peças complexas, a partir de compósitos, busca-se a obtenção de uma microestrutura mais refinada com baixo nível de porosidade, quando se comparada com uma oriunda do processo convencional de fundição. Por estes motivos, a utilização da técnica tixoconformação, ou seja, o processamento do material em estado semissólido, vem ganhando importância. Contudo, o estudo de aplicação desta técnica no processo de transformação de materiais compósitos ainda é pouco estudada. Deste modo, esta dissertação tem como objetivo explorar a obtenção, caracterização e aplicação da tixoconformação do compósito com a matriz da liga de alumínio A380 reforçada com carbonetos de nióbio (NbC). A liga A380 e o NbC foram adotados ao constatar a falta de pesquisas como compósitos. Desenvolveu-se uma metodologia baseada na técnica de fundição por agitação denominada stir casting, para a obtenção do compósito em 4 diferentes condições. Inicialmente, obteve-se uma liga sem reforço para ser utilizada como base de comparação, e 3 outras contendo respectivamente 5 %, 10 % e 15 % em massa de NbC. Visando a obtenção da estrutura não dendrítica adicionou-se liga refinadora Al 5Ti-1B. A temperatura do tratamento térmico de globularização foi estabelecida como 562 °C sob o tempo de 90s em todas as amostras, com o propósito de se obter 60 % de fração sólida. Sob esta condição de globularização, posteriormente os compósitos foram submetidos ao processo de tixoconformação. As imagens obtidas por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia ótica (MO), auxiliaram nas análises de distribuição do NbC e caracterização metalográfica. A técnica de análise via difração de Raio X (DRX) possibilitou determinar as fases formadas nos materiais. Quanto a obtenção do material, os resultados mostraram que a metodologia empregada resultou em compósitos com uma baixa porosidade e boa eficiência na distribuição do NbC. Para verificar a integridade do material foram realizadas medições quanto a sua porosidade e densidade, executadas antes e posteriormente ao emprego da tixoconformação. Obteve-se uma redução na porosidade após o emprego da tixoconformação, assim aumentando a densidade. Observou-se que a adição de 10 % de NbC promoveu uma redução de 62 % no tamanho de grão, se comparada com a liga sem reforço. Este refinamento microestrutural, resultou na melhoria dos valores de dureza Rockwell B (HRB) obtidos. Houve um aumento de 55 % na dureza após a inserção de 10 % de NbC, quando se comparado com a liga sem reforço. A respeito da avaliação desgaste abrasivo realizado com base na norma ASTM G65, os resultados mostraram uma redução significativa no desgaste abrasivo após a inserção progressiva do NbC, principalmente após a tixoconformação. |
| Abstract: | Current engineering demands require materials with specific properties, which are generally not met with conventional materials. This condition leads to the need for the development of new materials in which metallic matrix composite materials stand out. The insertion of ceramic particles in the aluminum matrix contributes to improving mechanical properties, thus seeking to improve wear resistance. In the formulation of complex parts from composites, the aim is to obtain a more refined microstructure with a low level of porosity when compared to one originating from the conventional casting process. For these reasons, the use of the thixoforming technique, that is, the processing of the material in a semi-solid state has been gaining importance. However, the study of the application of this technique in the transformation process of composite materials is still poorly studied. Thus, this dissertation aims to explore the obtaining, characterization, and application of the thixoforming of the composite with the matrix of aluminum alloy A380 reinforced with niobium carbides (NbC). Alloy A380 and NbC were adopted due to the lack of research on composites. A methodology based on the stir casting technique called stir casting was developed to obtain the composite under 4 different conditions. Initially, an alloy without reinforcement was obtained to be used as a basis for comparison, and 3 others contained 5%, 10% and 15% by mass of NbC. In order to obtain a non-dendritic structure, Al-5Ti-1B refiner alloy was added. The temperature of the globularization heat treatment was established as 562 °C under a time of 90 s in all samples in order to obtain 60% solid fraction. Under this globularization condition, later the composites were submitted to the thixoforming process. The images obtained by scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy (OM) helped in the analysis of NbC distribution and metallographic characterization. The technique of analysis via X-ray diffraction (XRD) made it possible to determine the phases formed in the materials. As for obtaining the material, the results showed that the methodology used resulted in composites with a low porosity and good efficiency in the distribution of NbC. To verify the integrity of the material, measurements were performed regarding its porosity and density, performed before and after the use of thixoforming. A reduction in porosity was obtained after the use of thixoforming, thus increasing the density. It was observed that the addition of 10% of NbC promoted a reduction of 62% in the grain size, if compared to the alloy without reinforcement. This microstructural refinement resulted in the improvement of the Rockwell B hardness values (HRB) obtained. There was a 55% increase in hardness after the insertion of 10% NbC, when compared to the unreinforced alloy. Regarding the evaluation of abrasive wear carried out based on the ASTM G65 standard, the results showed a significant reduction in abrasive wear after the progressive insertion of NbC, mainly after thixoforming. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29178 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| compositoaluminiotixoconformacao.pdf | 9,42 MB | Adobe PDF |  Visualizar/Abrir |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons
