Processamento de pós de alumínio por forjamento multidirecional

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

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Nayara Aparecida Neres da Silva
Elaine Carballo Siqueira Corrêa

Resumo

Uma das possíveis rotas de reciclagem de alumínio é o processamento pela metalurgia do pó (MP), que proporciona a redução das emissões de poluentes e o aumento da eficiência do processo. Neste trabalho, é proposta uma variação do processamento de alumínio por MP, com a utilização de um processo de deformação plástica severa (SPD), o forjamento multidirecional (MDF). Após a caracterização, os pós foram compactados com o uso de 5, 15 e 30 ciclos de MDF com amplitude de deformação de ~0,90 por ciclo e tensão axial de 412 MPa. Parte do material foi submetida à sinterização por diferentes ciclos térmicos, para a definição das condições ideais. As temperaturas e os tempos de sinterização que apresentaram os melhores resultados foram a 550°C por 90 minutos e a 600°C por 120 minutos. Os corpos de prova (CP) sinterizados e não sinterizados foram caracterizados quanto à dureza e ao comportamento mecânico para avaliar a influência do processamento mecânico e térmico dos pós de alumínio em suas propriedades. O resultado do ensaio de dureza indicou que o número de ciclos de MDF durante a compressão dos pós-metálicos não influenciou nem na dureza do compactado verde nem na do material sinterizado. Além disso, há a tendência de redução na dureza do material com o aumento da temperatura e do tempo de sinterização. Nos ensaios de compressão, foi identificada uma tendência do aumento dos limites de escoamento e de resistência à compressão com o aumento no número de ciclos de compactação para as amostras não sinterizadas. Para o material sinterizado, houve a eliminação da influência da quantidade de ciclos de MDF na resistência mecânica. Não houve influência do número de ciclos de compactação na ductilidade dos pós de alumínio processados. A sinterização, em geral, aumentou a resistência mecânica dos corpos de prova e a ductilidade do material.

Abstract

One of the possible routes for aluminum recycling is processing through powder metallurgy (PM), which enables the reduction of pollutant emissions and an increase in process efficiency. In this work, a variation of aluminum processing via PM is proposed, employing a severe plastic deformation (SPD) technique – multidirectional forging (MDF). After characterization, the powders were compacted using 5, 15, and 30 MDF cycles with a strain amplitude of ~0.90 per cycle and an axial stress of 412 MPa. Part of the material was subjected to various heat cycles to determine the optimal conditions. The temperatures and sintering times that yielded the best results were 550°C for 90 minutes and 600°C for 120 minutes. Both sintered and non-sintered specimens were characterized in terms of hardness and mechanical behavior to evaluate the influence of mechanical and thermal processing of aluminum powders on their properties. The hardness test results indicated that the number of MDF cycles during powder compaction did not affect either the green compact hardness or the hardness after sintering. Additionally, there was a trend of decreasing material hardness with increasing sintering temperature and time. In compression tests, a trend of increasing yield strength and compressive strength was observed with an increasing number of compaction cycles for non-sintered samples. For sintered samples, however, the influence of the number of MDF cycles on the mechanical strength of the material was eliminated. The number of compaction cycles did not affect the ductility of the processed aluminum powders. Sintering generally increased the mechanical strength and ductility of the specimens.

Assunto

Engenharia mecânica, Metalurgia do pó, Metais - Propriedades mecânicas, Deformações (Mecânica), Sinterização

Palavras-chave

Metalurgia do pó, Deformação severa, Forjamento multidirecional, Sinterização, Propriedades mecânicas

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