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http://hdl.handle.net/1843/75972
Tipo: | Dissertação |
Título: | Caracterização microestrutural, mecânica e de desgaste por deslizamento de uma liga Al90Cu4Fe2Cr4 fabricada por conformação por spray |
Autor(es): | Alisson Silva Winther |
primer Tutor: | Witor Wolf |
primer miembro del tribunal : | Marcelo Araújo Câmara |
Segundo miembro del tribunal: | Guilherme Yuuki Koga |
Resumen: | Nos últimos anos, o avanço tecnológico no campo da metalurgia e os contínuos desenvolvimentos em processos de fabricação têm conduzido a uma extensa pesquisa sobre ligas contendo fases quasicristalinas, intermetálicas e seus compósitos. Isso se deve às estruturas atômicas complexas dessas ligas, bem como aos seus comportamentos tribológicos e térmicos singulares. O foco principal das pesquisas é identificar aplicações industriais viáveis para essas ligas. Dentre os sistemas formadores de fases quasicristalinas, o sistema Al-Cu-Fe-Cr tem se destacado, pois é capaz de formar fases quasicristalinas decagonais estáveis, com grande potencial de aplicação na indústria. Neste trabalho, foi estudada a microestrutura e o comportamento de desgaste por deslizamento de uma liga formada por conformação por spray de composição química Al90Cu4Fe2Cr4 (% at.). Também foram avaliadas as propriedades mecânicas sob compressão e microdureza Vickers. A microestrutura do material formado por conformação por spray consistiu em uma matriz de α-Al reforçada com duas fases intermetálicas complexas, λ-Al13Fe4(SSCu,Cr) e Al13Cr2(SSCu,Fe), que são estruturas baseadas em fases intermetálicas binárias, com quantidades significativas dos outros elementos da liga. A resistência ao desgaste por deslizamento a seco dos compósitos foi avaliada usando uma configuração de teste de pino-sobre-disco, com cargas normais variando de 10 a 20 N e velocidades de deslizamento de 0,05 a 0,2 m.s-1. Esferas de alumina foram utilizadas como contra-corpos. As amostras exibiram alta resistência ao desgaste por deslizamento, especialmente sob cargas normais elevadas e mostraram pouca variação nas taxas específicas de desgaste para todos os parâmetros de teste utilizados, com valores variando de 7 a 8 x 10-4 mm3/N.m. O coeficiente de atrito também manteve um valor quase constante, em torno de 0,4, para os sistemas tribológicos estudados, e o principal mecanismo de desgaste foi a delaminação das partículas intermetálicas. Os resultados indicam uma resistência melhorada ao desgaste por deslizamento a seco sob cargas normais altas em comparação com compósitos de matriz de Al reforçados com quasicristais e fases intermetálicas complexas fabricadas anteriormente. As propriedades mecânicas desta liga, que foi fabricada em um processo de única etapa, apresentaram propriedades na mesma faixa encontrada para estudos anteriores, de compósitos de matriz de Al reforçados com quasicristais e intermetálicos de tamanho micrométrico, fabricados usando técnicas de processamento mais complexas. |
Abstract: | In recent years, technological advancements in metallurgy and continuous developments in manufacturing processes have led to extensive research on quasicrystalline and intermetallic alloys and their composites. This is due to the complex atomic structures of these alloys, as well as their unique tribological and thermal behaviors. The main focus of research is to identify viable industrial applications for these alloys. Among quasicrystalline systems, the Al-Cu-Fe-Cr system has stood out, as it is capable of forming stable decagonal quasicrystalline phases, with great potential for industrial applications. This work studied the microstructure and sliding wear behavior of a spray-formed alloy with chemical composition Al90Cu4Fe2Cr4 (at. %). Mechanical properties under compression and Vickers microhardness were also evaluated. The microstructure of the spray-formed material consisted of an α-Al matrix reinforced with two complex intermetallic phases, λ-Al13Fe4(SSCu,Cr) and Al13Cr2(SSCu,Fe), which are binary intermetallic structures, with significant amounts of other alloying elements. The dry sliding wear resistance of the composites was evaluated using a pin-on-disk test configuration, with normal loads ranging from 10 to 20 N and sliding velocities from 0.05 to 0.2 m/s-1. Alumina spheres were used as counter-bodies. The samples displayed notable resistance to sliding wear, particularly under elevated normal loads, and exhibited minimal fluctuations in specific wear rates across all tested parameters, ranging from 7 to 8 x 10-4 mm3/N.m. The friction coefficient also remained relatively constant, hovering around 0.4, across the investigated tribological systems. The primary wear mechanism observed was the delamination of intermetallic particles. These findings suggest an enhanced resistance to dry sliding wear under high normal loads compared to Al matrix composites reinforced with previously produced quasicrystals and complex intermetallic phases. Moreover, the mechanical properties of this alloy, manufactured through a single-step process, demonstrated mechanical characteristics within the same range as those reported in prior studies of Al matrix composites reinforced with quasicrystals and micrometer-sized intermetallics, albeit employing more intricate processing techniques. |
Asunto: | Engenharia metalúrgica Metalurgia física Ligas de alumínio Conformação de metais Desgaste mecânico Metais - Propriedades mecânicas |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Institución: | UFMG |
Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas |
Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/75972 |
Fecha del documento: | 21-mar-2024 |
Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado |
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Dissertação de Mestrado_Alisson Winther_Caracterização Microestrutural, Mecânica e de Desgaste por Deslizamento de uma Liga Al90Cu4Fe2Cr4 Fabricada por Conformaç.pdf | 3.52 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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