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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.85.2018.tde-29012018-143638
Document
Author
Full name
Chester Contatori
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Couto, Antonio Augusto (President)
Kenchian, Garabed
Neves, Maurício David Martins das
Santos, Givanildo Alves dos
Vatavuk, Jan
Title in Portuguese
Efeitos do cobre e do magnésio na microestrutura da liga Al-19%Si fundida por centrifugação
Keywords in Portuguese
fundição centrífuga
liga Al-19%Si
Mg2Si
segregação de partículas
Abstract in Portuguese
As ligas de alumínio hipereutéticas fundidas por centrifugação apresentam a possibilidade de obtenção de um gradiente funcional de propriedades no material (Functionally Graded Material - FGM). Na fundição por centrifugação, os compostos menos densos tenderão a se concentrar no diâmetro interno de um tubo centrifugado. Como a massa específica do silício e do Mg2Si são menores do que a do alumínio, as partículas dessas fases tendem a concentrar-se na parede interna de tubos centrifugados. Em função disto, este estudo tem como objetivo dar uma contribuição ao entendimento dos mecanismos de migração das partículas de silício e de Mg2Si numa liga de alumínio hipereutética com 19% de silício e com adições de cobre e magnésio fundidas por centrifugação. Diante disto, foram obtidos tubos da liga Al-19%Si com adições de até 5% de cobre e 5% de magnésio por meio da fundição centrífuga numa rotação de 1700 rpm. A caracterização microestrutural em diversas regiões dos tubos centrifugados foi feita utilizando-se a microscopia óptica e eletrônica de varredura com sistema de análise de imagens. A fração das fases presentes e a dureza Vickers foram determinadas ao longo da parede do tubo em diversas posições de vazamento. A fundição centrífuga promove a segregação de partículas de silício primário e de Mg2Si, com massas específicas menores para a parede interna do tubo. Esta segregação é mais acentuada na região final de vazamento devido ao maior tempo de centrifugação até a solidificação. Uma retenção de partículas junto à parede externa do tubo ocorre em decorrência da mais elevada taxa de resfriamento da liga fundida em contato com a parede do molde mais frio. Esta retenção também foi maior na região do tubo de início de vazamento em relação à de final de vazamento. A adição de cobre intensificou a migração das partículas devido ao aumento da densidade do líquido. O aumento do teor de cobre na liga também inibiu a presença de dendritas de alumínio primário que ocorrem em grandes quantidades nas regiões centrais das paredes dos tubos centrifugados. O perfil de dureza ao longo da parede do tubo indicou um aumento de dureza relacionado diretamente à quantidade de partículas de silício (β) e Mg2Si.
Title in English
Effects of copper and magnesium on the microstructure of alloy Al-19% Si fused by centrifugation
Keywords in English
alloy Al-19%Si
centrifugal casting
Mg2Si
particle segregation
Abstract in English
A functionally gradient material, in terms of its properties, can be obtained with centrifugally cast hypereutectic aluminum alloys. In centrifugal casting, the less dense compounds tend to concentrate close to the inner wall of a centrifugally cast tube. Since the specific mass of silicon and Mg2Si are less than that of aluminum, particles of these phases tend to concentrate at the inner walls of centrifugally cast tubes. On the basis of this, the aim of this study was to contribute towards increased understanding of the mechanism of segregation of silicon and Mg2Si particles in a centrifugally cast hypereutectic aluminum - 19% silicon alloy to which copper and magnesium were added. Hence, tubes of Al-19%Si alloy with up to 5% copper and up to 5% magnesium were centrifugally cast at rotational speed of 1700 rpm. Microstructural examination of various regions of the centrifugally cast tubes was carried out using an optical microscope and a scanning electron microscope coupled to an image analyzer. The amount of phases that formed and the Vickers hardness were determined across the thickness of the tube at different positions. Centrifugal casting promotes segregation of primary silicon and Mg2Si particles, (with lower specific weights) towards the inner walls of the tube. This segregation was higher at regions that were last to be cast, and due to longer centrifugation until solidification. Retention of particles close to the outer wall of the tube took place due to higher cooling rate of the cast alloy in contact with the cold walls of the mold. This retention was also higher at regions of the tube that were cast first compared with those that were cast last. The addition of copper increased particle migration due to increase in density of the liquid. Increase in the amount of copper in the alloy also inhibited the presence of primary aluminum dendrites that form in large quantities at the central regions of centrifugally cast tube walls. The hardness profile along the tube wall indicated an increase in hardness and this is directly related to the quantity of (β) silicon and Mg2Si particles.
 
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Publishing Date
2018-02-05
 
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