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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Bruna Niccoli Ramirez
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Schön, Claudio Geraldo (President)
Beneduce Neto, Flavio
Couto, Antonio Augusto
Soyama, Juliano
Xavier, Marcos Domingos
Title in Portuguese
Estudo da fundição em aluminetos de ferro.
Keywords in Portuguese
Aluminetos de ferro
Fundição
Ligas metálicas
Refino de grão
Abstract in Portuguese
Aluminetos de ferro pertencem a uma classe de materiais interessantes por combinarem excelente resistência à oxidação com boas propriedades mecânicas em temperaturas moderadas a altas (até 500°C). Estes materiais, contudo, em temperatura ambiente, possuem baixa ductilidade (menos de 5% de alongamento à tração), característica correlacionada a efeitos ambientais, o que dificulta seu processo de conformação. A fundição é uma via de processamento tradicionalmente aplicada às ligas frágeis (por exemplo, ferro fundido cinzento), sendo necessário conhecer as propriedades termoquímicas da liga para que as peças fundidas sejam livres de defeitos atribuídos ao processo, como a formação de poros e rechupes. Neste trabalho foram investigadas três ligas distintas de intermetálicos, Fe28Al, Fe28Al6Cr e Fe28Al6Cr1Ti, sob a influência de diferentes condições de solidificação. Para estas três composições de liga, observou-se a redução do tamanho de grão em até 60% pela adição de Al-5Ti-1B como inoculante ao metal fundido. As ligas foram produzidas em condições laboratorias (forno de indução com capacidade máxima de 2 kg e proteção sob fluxo de Ar), bem como em escala industrial (forno de indução com capacidade de 100 kg). O processo em escala industrial resultou em peças de fundição com pequena quantidade de defeitos, sendo este um indicativo da capacidade de produzir peças destes aluminetos de ferro diretamente pelo processo de fundição. A técnica de tomografia de raios X auxiliou na mensuração da contração linear (~6%) e tendência à formação de defeitos. Além da caracterização microestrutural das ligas produzidas, este trabalho, ao relatar processo de fundição em escala industrial, inclui uma discussão sobre a reatividade do metal fundido e o material refratário que reveste o forno de indução. Dessa forma, os dados obtidos permitem averiguar a fundibilidade de ligas da família FeAl pelo uso de forno de indução.
Title in English
Investigation on casting of iron aluminides.
Keywords in English
Casting
Grain refinement
Iron aluminides
Abstract in English
Iron aluminides are good candidates for applications at moderate to high temperatures (up to 500 °C) because they combine excellent oxidation resistance with good mechanical properties. However, these materials have low ductility at room temperature (less than 5% traction elongation), a characteristic correlated to environmental effects, which hinders their conformation process. Casting is a processing route traditionally applied to brittle alloys (eg, gray cast iron), it is necessary to know the thermochemical properties of the alloys to reduce the formation of defects attributed to the casting process, such as the formation of pores, scar and blows. In this work, three different alloys of intermetallic (Fe28Al, Fe28Al6Cr and Fe28Al6Cr1Ti) were investigated under the influence of different solidification conditions. For these three alloy compositions, grain size reduction by up to 60% was observed by the addition of Al-5Ti-1B as an inoculant to the molten metal. The alloys were produced under laboratory conditions (induction furnace with a maximum capacity of 2 kg and protection under Air flow), as well as industrial scale (induction furnace with capacity of 100 kg). The industrial scale process resulted in castings with a small number of defects, which is an indication of the ability to produce mechanical parts of these iron aluminides directly by the casting process. The X-ray tomography technique assisted in the measurement of linear contraction (~ 6%) and tendency to defect formation. In addition to the microstructural characterization of the alloys, this work includes a discussion about the reactivity of the molten metal and the refractory material coating the induction furnace. In this way, the obtained data allow to investigate the FeAl alloys castability by the use of induction furnace.
 
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Publishing Date
2019-07-23
 
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