Transformações microestruturais nas ligas de alumínio arrefecidas desde o domínio semi-sólido

Abstract

O alumínio, após o seu desenvolvimento industrial no início do século XX, tem vindo a assumir uma importância crescente na vida quotidiana. Um dos factores determinantes para a sua vasta aplicação prende-se com a sua baixa densidade e, com isso, elevada resistência específica. Em particular, a liga A356 (Al7Si0,3Mg) tem sido muito utilizada na indústria automóvel. A conformação de ligas metálicas no estado semi-sólido é um processo tecnológico muito recente, decorrente de estudos fundamentais iniciados na década de 70. A sua aplicação prática já se consolidou em vários sectores e há um bom número de empresas produzindo ligas e produtos tixoconformados. Quanto à natureza das ligas metálicas empregues e/ou pesquisadas, as de Al- Si estão em franca maioria. O objectivo desta dissertação foi pois o de conhecer a microestrutura da liga de alumínio A356 arrefecida desde o estado semi-sólido, comparando-a com a do estado bruto de vazamento e determinar o efeito dos tratamentos térmicos na evolução das diferentes fases presentes. Pretendeu-se também estabelecer a relação entre a microestrutura e as propriedades mecânicas da liga A356 após diferentes tratamentos térmicos. A microestrutura globular traz melhorias significativas em termos de conformação e propriedades mecânicas do produto. Durante a tixoconformação, a estrutura equiaxial é o principal parâmetro que garante a redução da viscosidade, melhorando as condições de fluxo com menores esforços e índices de segregação. Por microscopia óptica concluiu-se que as amostras aquecidas no estado semi-sólido apresentam uma morfologia globular para o silício do constituinte eutéctico, ao contrário das recebidas vazadas na forma de lingote, que apresentam uma morfologia de plaquetas. Os valores de microdureza da liga A356 melhoram com a realização de tratamentos térmicos (T4, T5 e T6), não ocorrendo, no entanto, diferenças significativas entre as amostras vazadas e as arrefecidas desde o estado semi-sólido.

ABSTRACT: Aluminium, after its industrial development in the beginning of the XXth century has gained considerable importance in our everyday life. The main reason for its vast application is the low density and superior specific mechanical strength. Particularly, the A356 (Al7Si0,3Mg) alloy has been very much used in automotive industry. Forming of metal alloys in the semi-solid state is a very recent technological process, some basic studies being started in the 70’s. At the present time, its practical application is already consolidated in several sectors and a good number of companies are producing alloys thixoformed parts. Regarding the nature of the metals employed and/or investigated, the Al-Si alloys are the most referred. The objective of this dissertation was thus to study the microstructure of the A356alloy after cooling from the semi-solid range and to compare it with the ascasting state and also to determinate the effect of several heat treatments in the evolution of the different phases. It was also intended the study of the relationship between the microstructure and the mechanical properties of the A356 alloy after the different heat treatments. The globular microstructure brings significant improvements in terms of conformation efforts and mechanical properties of the product. During thixoforming, the equiaxial structure is the principal parameter that guarantees the reduction of the viscosity, thus improving the flow conditions with lower segregation. By optical microscopy it was possible to conclude that the samples heated in the semi-solid state present a globular morphology for the silicium presented in the eutectic constituent, contrarily to the lamellar morphology in the ingots microstructure. The values of microhardness of the A356 alloy improve after heat treating (T4, T5 and T6), although no significant differences were disclosed between the conventionally cast samples and the cooled ones from the semi-solid state.