Orientador: Prof. Dr. Humberto Naoyuki Yoshimura / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 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. / 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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:BDTD:72898 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Morais, Paulo Roberto Vieira de |
| Contributors | Yoshimura, Humberto Naoyuki, Rios, Carlos Triveño, Goldenstein, Helio |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf, 127 f. : il. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFABC, instname:Universidade Federal do ABC, instacron:UFABC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=72898&midiaext=68116, http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=72898&midiaext=68115, Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.brphp/capa.php?obra=72898 |
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