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Dados do Trabalho de Conclusão
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)

MODIFICAÇÃO SUPERFICIAL DE UMA LIGA ALUMÍNIO-SILÍCIO POR ATRITO DE PINO NÃO CONSUMÍVEL
PAULO ROBERTO VIEIRA DE MORAIS
DISSERTAÇÃO
06/02/2014

O objetivo deste trabalho foi estudar a técnica de processamento superficial por atrito de pino não-consumível (friction stir processing) em uma liga de alumínio-silício aplicada a pistões automotivos visando aumentar a resistência mecânica para operação dos componentes em condições mais severas de carregamentos térmicos e mecânicos. Também foi investigado o potencial para obtenção de um compósito superficial por esta técnica. Utilizaram-se placas da liga Al-11%Si-4%Cu-3%Ni-1%Mg bruta de fusão recobertas ou não com uma camada de óxido cuproso (Cu2O) depositada por aspersão térmica. O processamento por atrito foi realizado com avanço fixo de 150 mm/min, rotação da ferramenta entre 300 e 1000 rpm e com monitoramento das forças lateral e axial e profundidade de penetração da ferramenta. Os materiais processados por atrito foram caracterizados empregando-se técnicas de microscopia óptica, MEVEDS, DRX, microdureza Vickers, ensaio de tração e ensaio de desgaste bloco contra anel. Os resultados mostraram que a rotação de 700 rpm foi a mais adequada para obtenção de regiões processadas com boa qualidade macro e microscópica. A região processada por atrito apresentou refino microestrutural com diminuição acentuada do tamanho das partículas de segundas fases (plaquetas de silício e agulhas de intermetálicos), aumento significativo das propriedades mecânicas (dureza, resistência mecânica e ductilidade) associado à mudança no modo de fratura frágil para dúctil, mas com pior desempenho em desgaste do que a liga bruta de fusão. O tratamento de solubilização causou significativa redução da dureza da região processada e a cinética de envelhecimento foi similar à da liga não processada. Na amostra com camada, parte do óxido de cobre foi incorporada heterogeneamente na região processada, mas as partículas não reagiram com o alumínio para formação de fases duras in situ durante processamento.

atrito de pino não-consumível; microdureza Vickers
The aim of this research was to study the friction stir processing of an aluminum-silicon alloy applied for automotive pistons to increase the strength enabling this component to work under severe thermal and mechanical loads. It was also investigated the potential for obtaining a surface composite by means of this technique. As cast plates of Al-11%Si-4%Cu-3%Ni-1%Mg alloy coated with a thermal sprayed cuprous oxide (Cu2O) coating and without any coating were used. The friction stir processing was performed with a constant transverse speed of 150 mm/min, tool rotation speeds between 300 to 1000 rpm, and with monitoring the penetration depth and both lateral and axial forces. The friction stir processed materials were characterized by means of optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers microhardness, tensile tests and block on ring wear tests. The results showed that 700 rpm tool rotation speed was optimal for obtaining good quality friction stirred surfaces on macro and micro levels. The friction stirred surfaces presented microstructural refinement by marked decrease on second phase particles (platelet silicon and needlelike intermetallics), significant increases on mechanical properties (hardness, strength and ductility) combined to a fracture mode change from brittle to ductile, but with worst wear performance compared to as cast alloy. The solution treatment implied meaningful hardness decrease of friction stirred surfaces and the artificial aging kinetics was similar to as cast material. In the coated samples, the cuprous oxide was partially and heterogeneously incorporated at friction stirred surfaces, but the particles have not reacted with aluminum to form in situ hard particles during the processing.
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PORTUGUES
UFABC

Contexto
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
MATERIAIS FUNCIONAIS
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Banca Examinadora
Orientador:
HUMBERTO NAOYUKI YOSHIMURA
O orientador principal compôs a banca do discente?
Sim
Nome Categoria
CARLOS TRIVENO RIOS Docente
HELIO GOLDENSTEIN Participante Externo


Vínculo
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Não
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