Influência das condições ambientais nas espumas de alumínio

Abstract

As espumas de Alumínio de porosidade fechada obtidas por pulverotecnologia, têm como principais aplicações a indústria dos transportes, principalmente na indústria automóvel. Tal é devido ao facto de estes materiais apresentarem propriedades como baixa densidade, excelente capacidade de absorção de energia e amortecimento de ruído e vibrações, o que torna estes materiais excelentes para incorporar em estruturas ultra-leves, de absorção de energia e de amortecimento sonoro em diferentes partes do veículo. Assim, em condições de serviço, as espumas metálicas podem ser submetidas a diferentes condições ambientais dependendo da sua localização no veículo. O principal objectivo do presente trabalho é estudar a influência das condições ambientais nas propriedades mecânicas de espumas de ligas AlSi7 com uma densidade relativa de 20%. Para tal, foram realizados ensaios de compressão à temperatura ambiente e a uma velocidade de carregamento constante em amostras cilíndricas submetidas a condições controladas de temperatura (-20 a 160ºC), tempo (24 a 120 horas) e humidade relativa (0 e 60%). A avaliação do comportamento mecânico destas espumas foi baseada nas curvas força-deslocamento, nos valores de tensão, nas curvas de energia absorvida e na integridade da estrutura celular. As espumas de liga AlSi7, obtidas por pulverotecnologia apresentam uma estrutura celular com uma distribuição alargada de poros de formas irregulares, assim como a presença de uma película externa densa. Os resultados obtidos mostram que as propriedades mecânicas das espumas são afectadas pelas condições ambientais. Para valores de humidade relativa médios (60%) e temperaturas baixas, o aumento da temperatura origina um aumento da resistência mecânica e da capacidade de absorção de energia. Contrariamente, para humidades relativas de 0%, e temperaturas elevadas a resistência mecânica e a capacidade de absorção de energia diminui com o aumento da temperatura. Os resultados mostram ainda que a resistência mecânica aumenta com o aumento de tempo de exposição da espuma de liga de Alumínio a uma determinada temperatura, independentemente da percentagem de humidade relativa.

ABSTRACT: Closed-cell Aluminium foams made by powder metallurgy have potencial applications in the transport industry, mainly in the automotive industry. The main properties of these materials are low density, high energy absorption capacity and noise and vibration absorption. These materials are adequate to apply in light-weight structures which need energy and sound absorption in vehicle components. In work conditions, metal foams can be submitted to different environmental conditions, depending on the specific position in the vehicle structure. The main objective of the present work is the study of the influence of environmental conditions in the mechanical properties of AlSi7 Aluminium foams with a relative density of 20%. Thus, cylindrical samples of Aluminium foams were submitted to different temperatures in the range of -20 to 160ºC, for 24 to 120 hours, as well different relative humidities (0 and 60%). The evaluation of the influence of environmental conditions in the mechanical properties of these foams was evaluated performing uniaxial compressive tests at ambient temperature with a constant velocity of 1 mm/min. The evaluation of the behaviour of the metal foams was based on the resulting strength values, stress-strain curves and structural integrity. These foams have a superficial dense thin skin and the internal cellular structure presents a large distribution of cell size and morphology. The results clearly show that the mechanical properties are affected by the environmental conditions. For a relative humidity of 60% and low temperatures, when temperature and time increase, mechanical resistance and energy absorption capacity also increase. In opposition, for a relative humidity of 0% and higher temperatures, the mechanical resistance and energy absorption capacity decrease with increase in temperature. In addition, for any relative humidity, when time increases, mechanical resistance and energy absorption capacity also increase.