Obtenção via metalurgia do pó e caracterização da dureza do compósito de liga de alumínio AA 6061 reforçado com diferentes teores de escória de alto forno a carvão vegetal

Abstract

O atual cenário industrial, principalmente dos setores aeroespacial, aeronáutico e de transportes de um modo em geral, vem exigindo materiais mais leves e resistentes, assim como, mais estáveis térmica e quimicamente, exigências estas que não são atendidas com a aplicação isolada de ligas metálicas, materiais poliméricos ou cerâmicos. Tal exigência de combinação de propriedades direciona para a utilização de materiais compósitos. No que diz respeito, em especial, aos compósitos reforçados por partículas, sabe-se que a distribuição homogênea do reforço na fase matriz é condição essencial e indispensável para se alcançar a melhoria das propriedades mecânicas, condição esta que é atingida de maneira mais eficiente através de técnicas de metalurgia do pó (MP) e sinterização. Diante disso, o presente trabalho tem como foco principal o estudo do desenvolvimento e fabricação de compósitos de matriz metálica da liga de Alumínio AA6061 reforçada com diferentes teores de escória particulada de alto forno a carvão vegetal através da técnica de metalurgia do pó, com a finalidade de aprimorar as propriedades mecânicas do material da matriz. Inicialmente foram realizadas as caracterizações química e morfológica dos pós da liga de alumínio e da escória isoladamente. Em seguida, amostras do compósito foram preparadas nos teores de 5, 10, 15, 20, 25 e 30% (em peso). Após a mistura dos constituintes, amostras dos materiais foram compactadas uniaxialmente com pressão de compactação de 500 MPa em molde metálico e submetidas a sinterização com 550 °C e tempo de permanência de 240min em atmosfera inerte. Depois de consolidadas, foi realizada a preparação metalográfica para posterior medição da dureza e análise em microscopia eletrônica de varredura. Medidas da densidade antes e após a sinterização foram realizadas pelo método geométrico. Apesar da dureza ser considerada uma propriedade pontual e apresentar algumas limitações com relação aos seus processos de medição, foi possível verificar através dos resultados obtidos um incremento desta propriedade com o acréscimo de escória de alto forno para teores de até 20%, sem, no entanto, provocar alterações significativas na densidade do compósito em relação ao material da matriz obtida pelo processo de metalurgia do pó. Para os teores de escória 25 e 30%, houve uma queda nos valores da dureza acompanhada de uma redução na densidade do compósito, indicando que para estes teores a sinterização da liga de alumínio pode ter sido prejudicada. No entanto, de um modo geral, foi possível verificar a presença de uma certa quantidade de poros no material, o que pode justificar os valores relativamente baixos de densidade e dureza encontrados, quando comparados com a densidade da liga de alumínio AA 6061 obtida por fusão. Tais resultados indicam que houve algum problema na sinterização que pode ter sido causado por ineficiência do processo de compactação, baixa temperatura de sinterização ou oxidação prévia das partículas da liga de alumínio devido ao acondicionamento da mesma. A distribuição de partículas de escória verificada através de microscopia indicou que o processo de mistura dos pós se mostrou eficiente, apresentando uma distribuição relativamente uniforme. Finalmente, podemos concluir que é possível obter o compósito de liga de alumínio AA 6061 reforçado com partículas de escória de alto forno a carvão vegetal pelo processo de metalurgia do pó, conferindo uma aplicação estrutural na indústria metal-mecânica a um subproduto da aciaria.