Estudo da obtenção de compósitos com matriz metálica pelo método da dispersão de partículas cerâmicas em metal líquido : caso particular alumínio-cinzas de carvão

Abstract

Este trabalho descreve os procedimentos fundamentais para obtenção de compósitos com matriz metálica (CMMs) por dispersão de partículas cerâmicas em metal líquido (Método do Vórtex), para o caso particular de Alumínio e suas ligas com partículas de cinzas volantes de carvão da Usina de Candiota-RS. Para o desenvolvimento da parte experimental, foi projetado e construído um equipamento adequado para a produção de CMMs por este método. Os corpos de prova foram fundidos em moldes de areia e permanentes, sob diferentes condições experimentais, usando ligas Al12Si3Mg e AI3Mg com adições de partículas de cinzas de carvão variando de 1 a 7% em peso. A caracterização dos CMMs produzidos foi realizada através de macrografias, microscopia ótica e eletrônica, análises químicas (para a determinação da quantidade de cinza retida na matriz metálica), ensaios mecânicos e ensaios de desgaste. Os resultados indicaram a ocorrência de refino acentuado da matriz rica em Al e incrementos significativos nos valores de resistência ao desgaste, o que foi atribuído à alterações nos mecanismos de desgaste, que variaram de uma condição de desgaste adesivo no caso das ligas base, para condições de desgaste predominantemente abrasivo nos CMMs com 5 e 7% de partículas de cinzas.

This work decribes the basic procedures for the obtention of metal matrix composites (MMCs) by dispersion of ceramic particles in liquid metais (Vórtex Method), especially in Aluminum and Aluminum alloys with Brazilian coal fly ash from Candiota-RS. For this purpose, an appropriate apparatus was designed and constructed, and a number of experiments were conducted under different experimental conditions. The test specimens of Al12Si3Mg e A13Mg alloys were cast in sand and permanent molds, with percentages of coal fly ash particles varying from 1 to 7 % wt. lhe characterization of produced MMCs was done by macrostructure and microstructure examinations, by chemical analysis ( for the determínation of coal fly ash particles quantíties retained in the metal matrix), and by mechanical and wear tests. lhe results show a considerable graín refinement in aluminum matrix and sígnificant increase in the wear resistance values, that were attríbuted to changes in the wear mechanisms, these changed from an adhesive wear condition in the base alloys to essentially abrasive wear conditions in the MMCs with 5 and 7% wt of coal fly ash particles.