Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T11:35:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cante_ManuelVenceslau_D.pdf: 12795296 bytes, checksum: bd8bf91fcf479b66a28e7e3d6b5f7090 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O desenvolvimento de microestruturas otimizadas durante o processo de solidificação são de fundamental importância nas propriedades e desempenho de produtos acabados baseados em ligas metálicas. Neste estudo é analisada a cinética envolvida no processo de solidificação, seus efeitos nos parâmetros macro e microestruturais e a sua conseqüente influência nas propriedades mecânicas. Com esse intuito, ligas hipoeutéticas do sistema binário são estudadas Al-Ni por meio de experimentos de solidificação vertical ascendente sob regime transitório de condução de calor. Os espaçamentos dendríticos primários (?1) e secundários(?2) foram medidos ao longo de todos os lingotes para cada uma das ligas analisadas e correlacionados com as variáveis térmicas de solidificação. Uma abordagem teórico-experimental é utilizada na determinação quantitativa de tais variáveis térmicas: coeficiente de transferência de calor na interface metal/molde, velocidade de deslocamento da isoterma liquidus, gradientes térmicos, taxa de resfriamento e tempo local de solidificação. Os dados experimentais referentes à solidificação das ligas são confrontados com os principais modelos teóricos de crescimento dendrítico da literatura. Este estudo aborda, também, a influência do teor de soluto nos espaçamentos dendríticos para as ligas estudadas. Do ponto de vista macroestrutural, verifica-se que a transição colunar/equiaxial (TCE) ocorre para ligas hipoeutéticas Al-Ni para uma taxa crítica de resfriamento de 0,16 K/s. Por ensaios de tração as propriedades mecânicas das ligas do sistema Al-Ni são correlacionadas com parâmetros da micro-estrutura dendrítica resultante do processo de solidificação. Verifica-se que os limites de escoamento e de resistência à tração crescem com o aumento da concentração de soluto e decrescem com o aumento dos espaçamentos dendríticos, ?1 e ?2. O alongamento específico, por outro lado, mostra-se independente da composição e do arranjo dendrítico. Para a liga Al-5%Ni foi também realizado um estudo de solidificação rápida por refusão da superfície a laser para análise das variações microestruturais e de dureza entre as áreas não tratadas e tratadas superficialmente. / Abstract: The development of optimized microstructures during the solidification stage of processing is of fundamental importance to the mechanical properties and to the performance of finished products of metallic alloys. In this study the kinetics of solidification and its effects on macro and microstructural parameters, as well as the consequent influence on the final mechanical properties are analyzed. Hypoeutectic Al-Ni alloys are studied by upward unidirectional solidification experiments under transient heat flow conditions. Primary (?1) and secondary (?2) dendrite arm spacings are measured along the castings for all alloys analyzed and correlated with transient solidification thermal variables. A combined theoretical/ experimental approach is used to quantitatively determine such thermal variables, i.e., transient metal/mold heat transfer coefficients, tip growth rates, thermal gradients, tip cooling rates and local solidification time. The experimental data concerning the Al-Ni alloys solidification are compared to the main predictive dendritic models from the literature and the dependence of dendrite arm spacing on the alloy solute content is also analyzed. From the macrostructural point of view, it is found that the CET occurs for a critical value of cooling rate of about 0.16 K/s for hypoeutectic Al-Ni alloys.With a view to correlate mechanical properties to dendrite arm spacings, tensile testings were carried out. It is found that the ultimate tensile strength and the yield strength increase with increasing alloy solute content and with decreasing primary and secondary dendrite arm spacings. In contrast, the elongation is found to be independent of both alloy composition and dendritic arrangement. For the Al 5%Ni alloy a rapid solidification study is carried out by using laser surface remelting in order to permit microstructural and microhardness variations throughout the resulting treated and untreated zones, to be analysed. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica