Caracterização microestrutural e mecânica de ligas diluidas de alumínio-tungstênio, produzidas por solidificação unidirecional ascendente em regime transiente de calor

Abstract

O alumínio é o metal não-ferroso mais utilizado do mundo, possuindo propriedades como a baixa densidade, em relação aos ferrosos, boa condutibilidade térmica e elétrica, boa tenacidade sendo estas características favoráveis à várias aplicações aeronáuticas, automobilísticas e estruturais. A adição de elementos de liga no alumínio é uma das formas de manipular as propriedades finais dos produtos. Neste contexto, o tungstênio, que possui elevado ponto de fusão, resistência a corrosão e um alto ponto de fusão, vem sendo estudado como um possível ligante, capaz de elevar algumas propriedades de ligas de alumínio. Este estudo propôs elaborar ligas do sistema Aluminio-Tungstênio (Al-0,4%W, Al-0,8%W e Al- 1,2%W), solidificadas de forma unidirecional ascendente. Foram realizadas investigações acerca das propriedades microestruturais e mecânicas das ligas, bem como, analisar as variáveis térmicas da solidificação correlacionando-as com os espaçamentos microestruturais e propriedades mecânicas. As variáveis da velocidade e da taxa de resfriamento apresentaram as seguintes leis, em função da posição em relação a chapa molde: Al0,4%W: VL = 2,8185(PL)-0,287 e Ṫ = 75,026( PL)-0,76; Al0,8%W: VL = 2,9349(PL)-0,287 e Ṫ = 37,01275,026( PL)-0,76; Al0,4%W: VL = 3,032(PL)-0,287 e Ṫ = 21,158(PL)-0,264. Quando correlacionadas aos espaçamentos microestruturais, quanto maiores os valores dessas variáveis menores os espaçamentos microestruturais, porém, em termos teor de soluto, as ligas apresentaram um comportamento diferente do que já fora observado em outros trabalhos. Foi encontrado a presença do intermetálico Al5W nas ligas Al0,8%W e Al1,2%W, além de transições entre microestruturas celulares e dendríticas para as três ligas. Observouse também que o refino da microestrutura proporcionou aumento da dureza, chegando a valores de 62 HV, na região com intermetálico da liga Al1,2%W, enquanto a liga Al0,4%W apresentou uma dureza máxima de 32 HV, gerando quase 100% de aumento da dureza. O limite de escoamento e da resistência a tração das ligas em relação ao espaçamento microestrutural, apresentaram melhora para menores espaçamentos microestruturais e foram descritos pelas seguintes equações: Al0,4%W: σe = 37,96 + 31,622(λ-1/2) e σ = 55,379 + 167,67(λ-1/2); Al0,8%W: σe = 31,513 + 229,9(λ-1/2) e σ = 50,297 + 408,08(λ-1/2); Al1,2%W: σe = 43,038 + 92,181(λ-1/2) e σ = 67,261 + 221,83(λ-1/2), Foi observado que a distribuição dos intermetálicos Al5W possivelmente tem influência nas propriedades mecânicas das ligas.