Análise de misturas de AL-ZN-MG para a produção de componentes sinterizados via metalurgia do pó convencional

Abstract

O crescente uso da Metalurgia do Pó para obtenção de peças tem sido uma técnica atrativa para a fabricação em grande escala de componentes mecânicos com elevada qualidade. O alumínio tem sido amplamente explorado nas indústrias automotiva e aeroespacial devido a diversas características como baixa densidade, resistência à corrosão e sua capacidade de ser combinado com outros elementos como zinco e magnésio a fim de melhorar as propriedades mecânicas. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da adição de elementos como zinco e magnésio em uma matriz de alumínio nas propriedades mecânicas e metalúrgicas via Metalurgia do Pó. Foram feitas as seguintes misturas: alumínio puro, alumínio com adição de 1% em massa de magnésio (Al-1%Mg), alumínio com adição de 8% em massa de zinco (Al-8%Zn) e alumínio com adição de 8% em massa de zinco e 1% em massa de magnésio (Al-8%Zn-1%Mg), todas contendo 0,8% em massa de lubrificante Acrawax-C. Antes e depois de passar pelo processo de sinterização, as amostras foram caracterizadas quanto à densidade a fim de realizar análises comparativas em relação às densidades das amostras verdes e teóricas. Utilizou-se a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para verificar a porosidade dos materiais e espectroscopia de energia dispersiva (EDS) para o mapeamento da dispersão dos elementos nas diferentes misturas. Por meio do ensaio de microdureza Vickers foram avaliadas as alterações nas propriedades mecânicas superficiais das amostras. No ensaio de compressão, pode-se avaliar a influência dos aditivos na tensão de escoamento dos materiais. Foi utilizada ainda a microscopia óptica para realização metalográfica das amostras. A partir das análises realizadas, concluiu-se que a adição combinada dos elementos zinco e magnésio propiciaram os melhores resultados, pois apesar de um resultado não tão favorável na análise de densidade, apresentou menor porosidade e melhor distribuição dos materiais, maior microdureza superficial e melhor tensão de escoamento, propriedades importantes que atendem às necessidades das aplicações destes materiais na metalurgia.

The growing use of Powder Metallurgy to obtain parts has been an attractive technique for manufacturing large-scale mechanical components with high quality. Aluminum has been extensively exploited in the automotive and aerospace industries due to various characteristics such as low density and corrosion resistance and its ability to be combined with other elements such as zinc and magnesium in order to improve mechanical properties. This work aimed to evaluate the influence of the addition of elements such as zinc and magnesium in an aluminum matrix in the mechanical and metallurgical properties via Powder Metallurgy. The following mixtures were made: pure aluminum, aluminum with 1% by weight addition of magnesium (Al-1% Mg), aluminum with addition of 8% by weight of zinc (Al-8% Zn) and aluminum with addition of 8% by weight of zinc and 1% by weight of magnesium (Al-8% Zn-1% Mg), all containing 0,8% Acrawax-C lubricant. The samples were characterized before and after the sintering process for density in order to execute comparative analyzes in relation to the densities of the green and theoretical samples. The porosity of the materials was observed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and the mapping of the dispersion of the elements in the different mixtures by dispersive energy spectroscopy (EDS). In the Vickers microhardness test the changes in the surface mechanical properties of the samples were evaluated. The influence of the additives on the material the tension-stress can be evaluate by the compression test. The metallographic analysis was used by optical microscopy. Based on the analysis it was concluded that the combined addition of the zinc and magnesium elements provided the best results, because despite of not so favorable result in the density analysis, that samples presented lower porosity and better distribution of materials, better superficial microhardness and better flow properties, important properties that meet the needs of the applications of these materials in metallurgy.