Les alliages aluminium-silicium (Al-Si) ont attiré une attention considérable en raison de leur importance pour les applications industrielles. Dans le présent travail, des alliages à haute pureté (Al-12.7 wt. % Si) avec et sans ajout de strontium (400 ppm), solidifiés lentement en creuset ou de façon dirigée (DS), ont été préparés et traités thermiquement. L'influence de l'ajout de strontium et des post-traitements thermiques sur les caractéristiques microstructuraux et cristallographiques des phases eutectiques a été étudiée de façon systématique. Les caractéristiques de croissance du silicium eutectique (Si) dans l'alliage non modifié ainsi que dans l'Al-12.7Si Sr-modifié ont été étudiés. Pour le cas du non-modifié, la formation répétée de variantes de macles mono-orientées permet une croissance rapide du silicium eutectique selon le mécanisme twin plane re-entrant (TPRE). Microscopiquement, les cristaux de silicium ont une forme de plaque allongée dans la direction <1 1 0> non conforme à la croissance selon <1 1 2> présumée par le modèle TPRE. L'élongation selon <1 1 0> est réalisée par des paires en zigzag <1 1 2> sur des plans de maclage parallèles, conduisant à une disparition alternative et à la création de macles rentrantes à 141°. Ce mécanisme de croissance permet aux cristaux de silicium de n'exposer que les plans {1 1 1} à faible consommation d'énergie à la consolidation. Pour les alliages modifiés au strontium, des changements importants de morphologie apparaissent dans le silicium eutectique, attribuable à la croissance de TPRE restreinte et au maclage induit par les impuretés (IIT). Ce dernier améliore la croissance latérale en formant de nouvelles macles avec des plans de macles parallèles, tandis que le second conduit à une croissance isotrope en formant des macles orientées différemment. Le traitement thermique provoque l'affinement des grains des deux phases eutectiques. L'affinement de l'α-Al se produit en même temps que la fragmentation et la sphéroïdisation du silicium et est principalement lié à la fracture des grains de silicium en raison de leur capacité limitée à accommoder la très grande dilatation thermique l'α-Al, ainsi qu'à la diffusion des atomes d'aluminium au cours du traitement thermique. La rupture du silicium génère une force de "capillarité" qui active la diffusion d'atomes d'aluminium dans la fissure. En raison du caractère de substitution de la diffusion de l'aluminium, la migration des lacunes vers l'intérieur de l'α-Al est induite lorsque l'aluminium se déplace dans les fissures, ainsi les vides de la fracture du silicium sont transférés à l'α-Al. De cette façon, les cristaux d'α-Al sont altérés et déformés. Les défauts cristallins produits, à leur tour, initient la restauration et même la recristallisation du α-Al, ce qui entraîne une diminution de taille de grain. La phase α-Al dans l'alliage de Al-12.7Si-0.04Sr solidifiée directionnellement, affiche une forte texture de fibre <1 0 0> parallèle à la direction de solidification. De très gros grains <1 0 0> α-Al sont principalement formés à la périphérie de l'échantillon cylindrique en raison des directions d'évacuation de chaleur favorables disponibles pour les trois directions [1 0 0]. Après traitement thermique, l'intensité de la texture de la phase α-Al diminue en raison de la restauration et de la recristallisation, mais le type de texture ne change pas. Pour la phase de silicium eutectique dans l'alliage de coulée, il y a deux fibres principales de texture, <1 0 0> et <1 1 0> parallèles à la direction de solidification, accompagnées de deux composantes faibles, <2 2 1> et <1 1 3> dans la même direction. Les fibres <1 0 0> et <1 1 0> correspondent à des grains de silicium situés sur la périphérie et dans le centre de l'échantillon. Les composantes <2 2 1> et <1 1 3> proviennent de plusieurs macles de grains orientés <1 1 0> et <1 0 0>. Les faibles intensités de ces deux composantes sont liées à leur fraction volumique mineure [...] / Al-Si alloys have attracted considerable attention due to their importance to industrial applications. In the present work, both crucible slowly solidified and slowly directionally solidified (DS) high-purity Al-12.7 wt. % Si alloys with and without 400 ppm Sr addition have been prepared and heat treated. The influence of Sr addition and post heat treatments on the microstructural and crystallographic features of the eutectic phases has been systematically studied. The growth characteristics of eutectic Si in the unmodified and the Sr-modified Al-12.7Si alloys were investigated. For the non-modification case, the formation of repeated single-orientation twin variants enables rapid growth of eutectic Si according to the twin plane re-entrant (TPRE) mechanism. Microscopically, Si crystals are plate-like elongated in one <1 1 0> direction that is not in accordance with the <1 1 2> growth assumed by the TPRE model. The <1 1 0> extension is realized by paired <1 1 2> zigzag growth on parallel twinning planes, leading to alternative disappearance and creation of 141° re-entrants. This growth manner ensures Si crystals to expose only their low-energy {1 1 1} planes to the melt. For the Sr-modification case, substantial changes appear in eutectic Si morphology, attributable to the restricted TPRE growth and the impurity induced twinning (IIT) growth. The first enhances lateral growth by forming new twins with parallel twinning planes, while the second leads to isotropic growth by forming differently oriented twins. Heat treatment brings about refinement of both eutectic phases. The refinement of the α-Al occurs concomitantly with the fragmentation and spheroidization of Si and is mainly related to the fracture of the Si crystals due to their limited capacity to accommodate the giant thermal expansion of the α-Al and the diffusion of Al atoms to the cracks during the heat treatment. The Si fracture generates “capillarity” force that activates the diffusion of Al atoms to the gap of the crack. Due to the substitutional feature of Al diffusion, the migration of vacancies toward the interior of the α-Al is induced when Al moves to the gaps, thus the voids of the Si fracture are transferred to the α-Al. In this way, the crystals of α-Al are distorted and defected. The produced crystal defects, in turn, initiate recovery and even recrystallization of the α-Al, resulting in grain refinement. The α-Al phase in the directionally solidified Al-12.7Si-0.04Sr alloy, displays a strong <1 0 0> fiber texture in the solidification direction. Giant <1 0 0> α-Al grains are mainly formed in the outer circle region of the cylindrical specimen due to the favorable heat evacuation directions available for the three <1 0 0> directions. After heat treatment, the texture intensity of the α-Al phase decreases due to the recovery and recrystallization, but the texture type does not change. For the eutectic Si phase in the as-cast alloy, there are two main fiber texture components, <1 0 0> and <1 1 0> in the DS direction, accompanied by two weak components, <2 2 1> and <1 1 3> in the same direction. The <1 0 0> and <1 1 0> components are from Si crystals located in the outer circle and center regions of the cylindrical specimen. The <2 2 1> and the <1 1 3> components are from multiple twins of the <1 1 0> and <1 0 0> oriented crystals. The weak intensities of these two components are related to their minor volume fraction. Once heat treated, the twinned parts with minor volume fractions enlarge at the expense of their twin related matrix, thus the <1 1 0> component is weakened and accompanied by the intensification of the components from the twins. The disappearance of the <1 1 3> component and the appearance of the <1 1 5> component are due to crystallographic rotation of Si crystals during their fragmentation

Un protocole expérimental a été développé dans cette thèse pour étudier l'influence de la microstructure héritée du procédé de fonderie dit Procédé à Modèle Perdu sur le comportement en fatigue oligocyclique des alliages Al-Si à température ambiante. Dans un premier temps, la microstructure des alliages étudiés a été caractérisée à la fois en 2D et en 3D. Les éprouvettes les plus appropriées et les plus représentatives et les régions d’intérêt où le suivi in-situ est réalisé (ROIs) ont été sélectionnées par une caractérisation préliminaire en tomographie aux rayons X. Cette caractérisation 3D est également nécessaire pour comprendre les mécanismes d’endommagement après rupture de l’éprouvette. Les observations in-situ réalisées en surface en utilisant un microscope longue distance (Questar) et en volume avec la tomographie aux rayons X permettent de suivre l’amorçage et la propagation des fissures et ainsi d'identifier la relation entre les mécanismes d’endommagement et les microstructures moulées. Les champs de déplacement et de déformation en 2D/3D mesurés à l'aide de la Corrélation d'Images Numériques et la Corrélation d’Images Volumiques permettent d'analyser la relation entre les champs mesurés et les mécanismes d'endommagement. L'analyse post-mortem et la simulation éléments finis ont permis de compléter l’analyse des mécanismes d’endommagement. Les grands pores favorisent l'amorçage de fissures car ils augmentent fortement le niveau de contrainte locale. Les inclusions dures (phase Si, intermétalliques au fer et phases au cuivre) jouent un rôle important dans l’amorçage et la propagation des fissures en raison des localisations de déformation sur ces inclusions / An experimental protocol was developed in this thesis in order to study the influence of casting microstructure on the fatigue behavior in Lost Foam Casting Al-Si alloys in tension and in Low Cycle Fatigue at room temperature. First of all, the microstructures of studied alloys were thoroughly characterized both in 2D and in 3D. The most suitable and representative specimens and Region of Interest (ROIs) where the in-situ monitoring was performed were selected through a preliminary characterization using X-ray tomography, which is also necessary to understand damage mechanisms after failure. In-situ observations performed on surface using Questar long distance microscope and in volume using X-ray tomography allow following cracks initiations and their propagations and thus allow identifying the relation between damage mechanisms and casting microstructure. 2D/3D displacement and strain fields measured using Digital Image Correlation and Digital Volume Correlation allows analyzing the relation between measured fields and damage mechanisms. Postmortem analysis and FEM simulation gave more information for the damage mechanisms. Large pores favor crack initiation as they strongly increase local stress level. Hard inclusions (Si phase, iron intermetallics and copper containing phases) also play an important role in crack initiation and propagation due to strain localizations at these inclusions

No presente trabalho estudou-se uma nova rota para obter nanopartículas de prata e silício aleatoriamente dispersas em uma matriz nanoporosa de nanotubos de óxido de alumínio sobre alumínio. Além disso, estudou-se a aplicação deste novo material como ânodo em células a combustível alcalinas com etanol como combustível, usando a prata como catalisador na eletroxidação do etanol e da produção de H2. O processo proposto consiste na solidificação rápida mediante melt spinner de uma liga de alumínio-prata rica em alumínio (95.25% em peso de alumínio) para obter uma solução sólida supersaturada. Posteriormente foi feita uma anodização porosa em ácido oxálico e estudo eletroquímico em meio alcalino por meia hora. A morfologia da liga obtida foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Transmissão equipado com Espectrometria de Raios X Dispersiva em Energia e avaliado o desempenho como ânodo mediante ensaios de voltametria cíclica Os resultados obtidos confirmam que o desenvolvimento de um novo processo para produzir nanopartículas cristalinas de prata com um tamanho que varia de 4 a 120 nm, com 95% delas entre 4 e 87 nm. A partir dos estudos eletroquímicos concluiu-se que a liga de Al-Ag produzida exibe um comportamento semelhante ao alumínio puro em NaOH 0.1 M e NaOH 0.1 M com 1 M de etanol. A reação entre o alumínio e o meio alcalino produz uma camada de hidrogênio que impede que a prata catalise a eletroxidação do etanol. Portanto, conclui-se que a liga de alumínio-prata produzida não é um material viável como ânodo em células a combustível alcalinas de etanol direto. Portanto, foi avaliado o método de produção de nanopartículas para uma liga Al-Si eutética (14.2% em peso). Esta liga com nanopartículas de silício apresentou um incremento no desempenho na produção de H2 de 17% comparado à liga Al-Si eutética sem o tratamento térmico. / In the present work a new route to obtain silver nanoparticles randomly dispersed in a porous Al2O3 nanotube matrix layer on aluminum was studied. Moreover, the use as an anode in alkaline fuel cells (AFC) with ethanol as combustible was studied, using the prepared surfaces as a catalyzer for the electrooxidation of ethanol. The developed process consists of the rapid solidification (quenching) through melt spinning of an aluminum-silver alloy (92.25 %wt. Al) to obtain a supersaturated solid solution, followed by a porous anodization in oxalic acid and electrochemical treatment in alkaline medium. The morphology of the alloy was characterized by Scanning Electron Microscopy, X-Ray Diffraction, Transmission Electron Microscopy and Energy Dispersive X. Ray Spectrometry and the performance of the ethanol electrooxidation was tested though cyclic voltammetry The obtained results confirm that this process produces crystalline silver nanoparticles with a size varying from 4 to 120 nm with 95% of the particles between 4 and 87 nm. The electrochemical study showed that the produced alloy exhibits a similar behavior to that of pure aluminum in the tested mediums. The reaction between the aluminum and the alkaline medium produces a gaseous hydrogen layer that impedes the catalytic action of silver on the ethanol oxidation. Moreover, it was concluded that the produced alloy is not a viable material for the use as anode for direct ethanol AFCs. Therefore, the nanoparticle production method was tested for an Al-Si near-eutectic alloy (14.2 %wt.). This alloy with silicon nanoparticles showed an increase in the performance of H2 production rate of 17% compared to that of the regular Al-Si near-eutectic alloy.

O objetivo deste trabalho foi de otimizar o processo de fabricação da placa reforçadora de solo, fabricada pelo processo de injeção sob baixa pressão em liga de alumínio. Atualmente, a liga utilizada no processo é a SAE 305 (AA 413) e problemas de falha do componente em campo tem sido reportados pelos clientes. As peças estudadas referem-se às placas acessórias utilizadas para fornecer sustentação durante a entrada e saída de vaus por carros de combate do Exército Brasileiro, anteriormente adquiridas no mercado internacional e agora produzidas internamente. O estudo focou na alteração da composição química da liga, baseado na liga de alumínio da peça importada, tratamento de banho com modificação do silício, refino de grão e modificação no projeto do molde permanente. Adquiriu-se junto ao fornecedor a liga de Al9Si0,3Mg visando a fabricação das peças com tratamento térmico T6. Para obtenção das propriedades mecânicas foram realizados ensaios de tração, dureza Brinell e impacto. Para caracterização metalúrgica foram realizados ensaios metalográficos com auxílio de microscopia óptica. Verificou-se que a presença de magnésio na liga Al-Si exclusivamente com tratamento térmico T6, alterou o comportamento mecânico da peça melhorando seus resultados. O tratamento de banho com modificador de silício a base de sódio não produziu resultados significativos. Finalmente, realizou-se simulação do preenchimento da molde via software CAE Click2Cast, modo injeção de baixa pressão, para caracterização dos defeitos e sugestões de melhoria no sistema de alimentação. Deste trabalho, conclui-se que as melhores propriedades mecânicas de resistência a tração e dureza foram obtidas com a alteração da liga SAE 305 para a liga Al9Si0,3Mg com tratamento térmico T6 e que para atingir melhores resultados deve-se introduzir ao processo um novo molde permanente com refrigeração e alimentação adequada da peça. / The objective of this research was to optimize the manufacturing process of the reinforcing plate of soil, manufactured by the injection process under low pressure in Al-Si alloy. Currently, the alloy used in the process is SAE 305 (AA 413) and mechanical resistance problems, when used in the field, have been reported by customers. Currently, the alloy used in the process is SAE 305 (AA 413) and field component failure problems have been reported by customers. The studied pieces refer to the accessory plates used to provide support during the entry and exit of vats by tanks of the Brazilian Army, previously acquired in the international market and now produced internally. The study focused on the alteration of the chemical composition of the alloy, based on the aluminum alloy of the imported part, bath treatment with silicon modification, grain refining and modification in the permanent mold design. The Al9Si0.3Mg alloy was purchased from the supplier to manufacture the T6 heat treated parts. To obtain the mechanical properties tensile tests, Brinell hardness and impact were performed. For metallurgical characterization, metallographic tests were performed with the aid of light microscopy. It was verified that the presence of magnesium in the Al-Si alloy exclusively with T6 heat treatment, altered the mechanical behavior of the part improving its results. Bath treatment with sodium silicon modifier did not produce significant results. Finally, the mold filling simulation was carried out using CAE Click2Cast software, low pressure injection mode, to characterize the defects and suggestions for improvement in the feed system. From this work, it was concluded that the best mechanical properties of tensile strength and hardness were obtained with the change of the SAE 305 alloy to the Al9Si0.3Mg alloy with T6 thermal treatment and that to achieve better results a new permanent mold with cooling and proper feeding of the part.

Estágio realizado na empresa Traterme Tratamentos Térmicos, Lda. - e orientado pelo Eng. J. Alexandre Silva / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

No presente trabalho estudou-se uma nova rota para obter nanopartículas de prata e silício aleatoriamente dispersas em uma matriz nanoporosa de nanotubos de óxido de alumínio sobre alumínio. Além disso, estudou-se a aplicação deste novo material como ânodo em células a combustível alcalinas com etanol como combustível, usando a prata como catalisador na eletroxidação do etanol e da produção de H2. O processo proposto consiste na solidificação rápida mediante melt spinner de uma liga de alumínio-prata rica em alumínio (95.25% em peso de alumínio) para obter uma solução sólida supersaturada. Posteriormente foi feita uma anodização porosa em ácido oxálico e estudo eletroquímico em meio alcalino por meia hora. A morfologia da liga obtida foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Transmissão equipado com Espectrometria de Raios X Dispersiva em Energia e avaliado o desempenho como ânodo mediante ensaios de voltametria cíclica Os resultados obtidos confirmam que o desenvolvimento de um novo processo para produzir nanopartículas cristalinas de prata com um tamanho que varia de 4 a 120 nm, com 95% delas entre 4 e 87 nm. A partir dos estudos eletroquímicos concluiu-se que a liga de Al-Ag produzida exibe um comportamento semelhante ao alumínio puro em NaOH 0.1 M e NaOH 0.1 M com 1 M de etanol. A reação entre o alumínio e o meio alcalino produz uma camada de hidrogênio que impede que a prata catalise a eletroxidação do etanol. Portanto, conclui-se que a liga de alumínio-prata produzida não é um material viável como ânodo em células a combustível alcalinas de etanol direto. Portanto, foi avaliado o método de produção de nanopartículas para uma liga Al-Si eutética (14.2% em peso). Esta liga com nanopartículas de silício apresentou um incremento no desempenho na produção de H2 de 17% comparado à liga Al-Si eutética sem o tratamento térmico. / In the present work a new route to obtain silver nanoparticles randomly dispersed in a porous Al2O3 nanotube matrix layer on aluminum was studied. Moreover, the use as an anode in alkaline fuel cells (AFC) with ethanol as combustible was studied, using the prepared surfaces as a catalyzer for the electrooxidation of ethanol. The developed process consists of the rapid solidification (quenching) through melt spinning of an aluminum-silver alloy (92.25 %wt. Al) to obtain a supersaturated solid solution, followed by a porous anodization in oxalic acid and electrochemical treatment in alkaline medium. The morphology of the alloy was characterized by Scanning Electron Microscopy, X-Ray Diffraction, Transmission Electron Microscopy and Energy Dispersive X. Ray Spectrometry and the performance of the ethanol electrooxidation was tested though cyclic voltammetry The obtained results confirm that this process produces crystalline silver nanoparticles with a size varying from 4 to 120 nm with 95% of the particles between 4 and 87 nm. The electrochemical study showed that the produced alloy exhibits a similar behavior to that of pure aluminum in the tested mediums. The reaction between the aluminum and the alkaline medium produces a gaseous hydrogen layer that impedes the catalytic action of silver on the ethanol oxidation. Moreover, it was concluded that the produced alloy is not a viable material for the use as anode for direct ethanol AFCs. Therefore, the nanoparticle production method was tested for an Al-Si near-eutectic alloy (14.2 %wt.). This alloy with silicon nanoparticles showed an increase in the performance of H2 production rate of 17% compared to that of the regular Al-Si near-eutectic alloy.

O objetivo deste trabalho foi de otimizar o processo de fabricação da placa reforçadora de solo, fabricada pelo processo de injeção sob baixa pressão em liga de alumínio. Atualmente, a liga utilizada no processo é a SAE 305 (AA 413) e problemas de falha do componente em campo tem sido reportados pelos clientes. As peças estudadas referem-se às placas acessórias utilizadas para fornecer sustentação durante a entrada e saída de vaus por carros de combate do Exército Brasileiro, anteriormente adquiridas no mercado internacional e agora produzidas internamente. O estudo focou na alteração da composição química da liga, baseado na liga de alumínio da peça importada, tratamento de banho com modificação do silício, refino de grão e modificação no projeto do molde permanente. Adquiriu-se junto ao fornecedor a liga de Al9Si0,3Mg visando a fabricação das peças com tratamento térmico T6. Para obtenção das propriedades mecânicas foram realizados ensaios de tração, dureza Brinell e impacto. Para caracterização metalúrgica foram realizados ensaios metalográficos com auxílio de microscopia óptica. Verificou-se que a presença de magnésio na liga Al-Si exclusivamente com tratamento térmico T6, alterou o comportamento mecânico da peça melhorando seus resultados. O tratamento de banho com modificador de silício a base de sódio não produziu resultados significativos. Finalmente, realizou-se simulação do preenchimento da molde via software CAE Click2Cast, modo injeção de baixa pressão, para caracterização dos defeitos e sugestões de melhoria no sistema de alimentação. Deste trabalho, conclui-se que as melhores propriedades mecânicas de resistência a tração e dureza foram obtidas com a alteração da liga SAE 305 para a liga Al9Si0,3Mg com tratamento térmico T6 e que para atingir melhores resultados deve-se introduzir ao processo um novo molde permanente com refrigeração e alimentação adequada da peça. / The objective of this research was to optimize the manufacturing process of the reinforcing plate of soil, manufactured by the injection process under low pressure in Al-Si alloy. Currently, the alloy used in the process is SAE 305 (AA 413) and mechanical resistance problems, when used in the field, have been reported by customers. Currently, the alloy used in the process is SAE 305 (AA 413) and field component failure problems have been reported by customers. The studied pieces refer to the accessory plates used to provide support during the entry and exit of vats by tanks of the Brazilian Army, previously acquired in the international market and now produced internally. The study focused on the alteration of the chemical composition of the alloy, based on the aluminum alloy of the imported part, bath treatment with silicon modification, grain refining and modification in the permanent mold design. The Al9Si0.3Mg alloy was purchased from the supplier to manufacture the T6 heat treated parts. To obtain the mechanical properties tensile tests, Brinell hardness and impact were performed. For metallurgical characterization, metallographic tests were performed with the aid of light microscopy. It was verified that the presence of magnesium in the Al-Si alloy exclusively with T6 heat treatment, altered the mechanical behavior of the part improving its results. Bath treatment with sodium silicon modifier did not produce significant results. Finally, the mold filling simulation was carried out using CAE Click2Cast software, low pressure injection mode, to characterize the defects and suggestions for improvement in the feed system. From this work, it was concluded that the best mechanical properties of tensile strength and hardness were obtained with the change of the SAE 305 alloy to the Al9Si0.3Mg alloy with T6 thermal treatment and that to achieve better results a new permanent mold with cooling and proper feeding of the part.

No presente trabalho estudou-se uma nova rota para obter nanopartículas de prata e silício aleatoriamente dispersas em uma matriz nanoporosa de nanotubos de óxido de alumínio sobre alumínio. Além disso, estudou-se a aplicação deste novo material como ânodo em células a combustível alcalinas com etanol como combustível, usando a prata como catalisador na eletroxidação do etanol e da produção de H2. O processo proposto consiste na solidificação rápida mediante melt spinner de uma liga de alumínio-prata rica em alumínio (95.25% em peso de alumínio) para obter uma solução sólida supersaturada. Posteriormente foi feita uma anodização porosa em ácido oxálico e estudo eletroquímico em meio alcalino por meia hora. A morfologia da liga obtida foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Transmissão equipado com Espectrometria de Raios X Dispersiva em Energia e avaliado o desempenho como ânodo mediante ensaios de voltametria cíclica Os resultados obtidos confirmam que o desenvolvimento de um novo processo para produzir nanopartículas cristalinas de prata com um tamanho que varia de 4 a 120 nm, com 95% delas entre 4 e 87 nm. A partir dos estudos eletroquímicos concluiu-se que a liga de Al-Ag produzida exibe um comportamento semelhante ao alumínio puro em NaOH 0.1 M e NaOH 0.1 M com 1 M de etanol. A reação entre o alumínio e o meio alcalino produz uma camada de hidrogênio que impede que a prata catalise a eletroxidação do etanol. Portanto, conclui-se que a liga de alumínio-prata produzida não é um material viável como ânodo em células a combustível alcalinas de etanol direto. Portanto, foi avaliado o método de produção de nanopartículas para uma liga Al-Si eutética (14.2% em peso). Esta liga com nanopartículas de silício apresentou um incremento no desempenho na produção de H2 de 17% comparado à liga Al-Si eutética sem o tratamento térmico. / In the present work a new route to obtain silver nanoparticles randomly dispersed in a porous Al2O3 nanotube matrix layer on aluminum was studied. Moreover, the use as an anode in alkaline fuel cells (AFC) with ethanol as combustible was studied, using the prepared surfaces as a catalyzer for the electrooxidation of ethanol. The developed process consists of the rapid solidification (quenching) through melt spinning of an aluminum-silver alloy (92.25 %wt. Al) to obtain a supersaturated solid solution, followed by a porous anodization in oxalic acid and electrochemical treatment in alkaline medium. The morphology of the alloy was characterized by Scanning Electron Microscopy, X-Ray Diffraction, Transmission Electron Microscopy and Energy Dispersive X. Ray Spectrometry and the performance of the ethanol electrooxidation was tested though cyclic voltammetry The obtained results confirm that this process produces crystalline silver nanoparticles with a size varying from 4 to 120 nm with 95% of the particles between 4 and 87 nm. The electrochemical study showed that the produced alloy exhibits a similar behavior to that of pure aluminum in the tested mediums. The reaction between the aluminum and the alkaline medium produces a gaseous hydrogen layer that impedes the catalytic action of silver on the ethanol oxidation. Moreover, it was concluded that the produced alloy is not a viable material for the use as anode for direct ethanol AFCs. Therefore, the nanoparticle production method was tested for an Al-Si near-eutectic alloy (14.2 %wt.). This alloy with silicon nanoparticles showed an increase in the performance of H2 production rate of 17% compared to that of the regular Al-Si near-eutectic alloy.

O objetivo deste trabalho foi de otimizar o processo de fabricação da placa reforçadora de solo, fabricada pelo processo de injeção sob baixa pressão em liga de alumínio. Atualmente, a liga utilizada no processo é a SAE 305 (AA 413) e problemas de falha do componente em campo tem sido reportados pelos clientes. As peças estudadas referem-se às placas acessórias utilizadas para fornecer sustentação durante a entrada e saída de vaus por carros de combate do Exército Brasileiro, anteriormente adquiridas no mercado internacional e agora produzidas internamente. O estudo focou na alteração da composição química da liga, baseado na liga de alumínio da peça importada, tratamento de banho com modificação do silício, refino de grão e modificação no projeto do molde permanente. Adquiriu-se junto ao fornecedor a liga de Al9Si0,3Mg visando a fabricação das peças com tratamento térmico T6. Para obtenção das propriedades mecânicas foram realizados ensaios de tração, dureza Brinell e impacto. Para caracterização metalúrgica foram realizados ensaios metalográficos com auxílio de microscopia óptica. Verificou-se que a presença de magnésio na liga Al-Si exclusivamente com tratamento térmico T6, alterou o comportamento mecânico da peça melhorando seus resultados. O tratamento de banho com modificador de silício a base de sódio não produziu resultados significativos. Finalmente, realizou-se simulação do preenchimento da molde via software CAE Click2Cast, modo injeção de baixa pressão, para caracterização dos defeitos e sugestões de melhoria no sistema de alimentação. Deste trabalho, conclui-se que as melhores propriedades mecânicas de resistência a tração e dureza foram obtidas com a alteração da liga SAE 305 para a liga Al9Si0,3Mg com tratamento térmico T6 e que para atingir melhores resultados deve-se introduzir ao processo um novo molde permanente com refrigeração e alimentação adequada da peça. / The objective of this research was to optimize the manufacturing process of the reinforcing plate of soil, manufactured by the injection process under low pressure in Al-Si alloy. Currently, the alloy used in the process is SAE 305 (AA 413) and mechanical resistance problems, when used in the field, have been reported by customers. Currently, the alloy used in the process is SAE 305 (AA 413) and field component failure problems have been reported by customers. The studied pieces refer to the accessory plates used to provide support during the entry and exit of vats by tanks of the Brazilian Army, previously acquired in the international market and now produced internally. The study focused on the alteration of the chemical composition of the alloy, based on the aluminum alloy of the imported part, bath treatment with silicon modification, grain refining and modification in the permanent mold design. The Al9Si0.3Mg alloy was purchased from the supplier to manufacture the T6 heat treated parts. To obtain the mechanical properties tensile tests, Brinell hardness and impact were performed. For metallurgical characterization, metallographic tests were performed with the aid of light microscopy. It was verified that the presence of magnesium in the Al-Si alloy exclusively with T6 heat treatment, altered the mechanical behavior of the part improving its results. Bath treatment with sodium silicon modifier did not produce significant results. Finally, the mold filling simulation was carried out using CAE Click2Cast software, low pressure injection mode, to characterize the defects and suggestions for improvement in the feed system. From this work, it was concluded that the best mechanical properties of tensile strength and hardness were obtained with the change of the SAE 305 alloy to the Al9Si0.3Mg alloy with T6 thermal treatment and that to achieve better results a new permanent mold with cooling and proper feeding of the part.