Orientador: Maria Helena Robert

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Este trabalho analisa a influência de tratamentos de solubilização e envelhecimento na estrutura e propriedades de compósitos de baixa densidade de matriz da liga AA7075 reforçada com partículas cerâmicas porosas de cinasita (SiO2/Al2O3/Fe2O3) ou vermiculita (SiO2/Al2O3/MgO), produzidos por...

Resumo: Este trabalho analisa a influência de tratamentos de solubilização e envelhecimento na estrutura e propriedades de compósitos de baixa densidade de matriz da liga AA7075 reforçada com partículas cerâmicas porosas de cinasita (SiO2/Al2O3/Fe2O3) ou vermiculita (SiO2/Al2O3/MgO), produzidos por tixoconformação. Foram empregadas as condições de tratamento: solubilização a 470ºC por 12 horas e envelhecimento a 170ºC por 24 horas. Os materiais produzidos foram caracterizados nas condições tixoconformada, solubilizada e envelhecida. Nos compósitos no estado tixoconformado foram analisadas a densidade e a usinabilidade em processo de corte por jato de água abrasivo (AWJM), para determinação do Número de Usinabildade (N) de cada tipo de compósito. Os compósitos foram também analisados quanto à sua microestrutura (por MO e MEV), a distribuição dos principais elementos de liga (Zn, Mg e Cu) na matriz metálica, a microdureza da matriz metálica, o comportamento mecânico sob compressão semi-estática e compressão dinâmica (impacto) nas três condições citadas. Resultados mostraram que os compósitos produzidos apresentam, no estado tixoconformado, densidades relativas da ordem de 0,5 e número de usinabilidade por jato abrasivo (N) cerca de 20% superior ao da liga sem reforço. Quanto ao efeito do tratamento térmico na microestrutura dos compósitos, os resultados mostraram que a solubilização nas condições testadas não promovem total solubilização das fases secundárias, devido à sua presença como contornos grosseiros na estrutura tixoconformada; e que o envelhecimento promoveu a formação de precipitados finos dispersos na matriz. Como resultado destas alterações microestruturais foram observados aumentos da ordem de 35% na microdureza da matriz metálica de ambos os compósitos. Com relação ao comportamento mecânico em compressão, os compósitos mostraram comportamento característico de materiais celulares, apresentando característico platô de deformação plástica, a baixas tensões, por adensamento de poros. Como efeito dos tratamentos térmicos foram observados aumentos da ordem de 2x na tensão máxima e de 6x na tensão de platô, e cerca de 13 a 17% de redução da deformação plástica dos compósitos analisados. De modo geral os compósitos contendo cinasita apresentaram comportamento ligeiramente menos dúctil do que os contendo vermiculita

Abstract: This work analyses the influence of heat treatments (solution/ageing) in the structure and properties of low-density composites; aluminum matrix reinforced with porous ceramic particles, cinasite (SiO2/Al2O3/Fe2O3) and vermiculite (SiO2/Al2O3/MgO), were produced by thixoforming process....

Abstract: This work analyses the influence of heat treatments (solution/ageing) in the structure and properties of low-density composites; aluminum matrix reinforced with porous ceramic particles, cinasite (SiO2/Al2O3/Fe2O3) and vermiculite (SiO2/Al2O3/MgO), were produced by thixoforming process. The used conditions are: solution at 470°C for 12 hours and ageing at 170°C for 24 hours. The composites were characterized in different conditions: as thixoformed and after solution/ageing treatments. Density and machinability in abrasive jet cutting (AWJM) process of the thixoformed composites were analysed to determine the machinability number of each composite. The microstructure (OM and SEM), the distribution of the main alloying elements (Zn, Mg and Cu) in metal matrix, the hardness of the metal matrix, the mechanical behavior under semi-static compression and dynamic compression (impact) in the three conditions were analysed. Results showed that the composites in the as thixoformed condition present relative densities of 0.5 and their machinability number in abrasive jet (N) is 20% higher than the one of unreinforced alloy. As an effect of heat treatment on the microstructure of the composite, it was observed that the solubilization in the tested conditions does not promote complete solubilization of eutectic phases due its presence as coarse grain boundaries in thixoformed structure; formation of fine precipitates dispersed in the matrix was promoted by the aging treatment. As a result of these microstructural changes, the hardness of the metal matrix (for both composites) increased in 35%. The mechanical behaviour of the composites in compression was similar to the behaviour of cellular materials, presenting a characteristic plateau of plastic deformation at low-stress due pores densification. For the composites produced, as an effect of heat treatment, was observed that the maximum stress increases 2x, the plateau-stress increases 6x and plastic deformation decreases about 34%. Generally the composites containing cinasita showed less ductile behavior than those containing vermiculite