Obtenção e caracterização mecânica e microestrutural do compósito Al-5, OSi-1, OCu/SiCp produzido por reofundição

Abstract

O compósito Al-5,0Si-1,0Cu/SiCP reforçado com diferentes frações volumétricas de partículas de carbeto de silício (SiCP) foi elaborado e caracterizado microestruturalmente neste trabalho. A liga mãe foi elaborada pelo processo de fundição convencional num forno de indução de 24 KVA num cadinho de grafita. Depois de fundida e homogeneizada (T1050oC), a liga foi retirada do forno para resfriamento natural no próprio cadinho. Ao atingir 800oC, foi iniciada a agitação do fundido, onde o reforço de carbeto de silício (SiCP) foi incorporado sob agitação mecânica, a uma velocidade de 400 rpm. As partículas do reforço com granulometria de referência P-220, P-320 e P-800 (com tamanhos médios 66 m, 46,2 m e 21 m, respectivamente). Foram usadas as proporções de 2, 4, 8 e 12% de SiCP, (% em peso). Em temperaturas do intervalo de solidificação (630-620oC 3oK), a liga reforçada foi vazada num molde metálico, previamente aquecida a 600oC e vibrando numa freqüência de 200 Hz. Após a solidificação, foram retiradas as amostra de cada lingote bruto para caracterização microestrutural. Os resultados mostraram a viabilidade do método de incorporação do reforço, uma vez que não existe reação química (formação de carbeto de alumínio-Al4C3) na interface matriz/partícula, apesar da boa molhabilidade. As análises microestruturais revelaram um material bem estruturado, constituído pelas fases alfa primária, beta eutético e partículas de SiCP, dispersas por toda a matriz de alumínio, porém majoritariamente nos contornos. O comportamento mecânico destes materiais foi avaliado por ensaios de resistência à flexão a três pontos. A resistência à flexão foi levantada considerando-se os efeitos da fração incorporada, da granulometria e de um tratamento térmico suplementar. Os resultados mostraram que a resistência tende a aumentar com tratamento suplementar e com a fração volumétrica do reforço até 8%, aproximadamente. A partir desta fração, a resistência à flexão diminuiu e este comportamento foi justificado com base nas condições reológicas do processo. Os compósitos com matriz de alumínio reforçados com partículas de carbeto de silício (SiCP) mostraram-se muito promissores para aplicação em peças resistentes ao desgaste usadas na indústria automotiva e de petróleo. As possibilidades de aplicação deste material produzido por reofundição ampliam-se pelo fato de poderem de ser trabalhados a quente por laminação ou extrusão, desde que sejam controlados o tamanho e a morfologia (quantidade e dispersão) do reforço na matriz