Parâmetros térmicos e microestruturais na solidificação transitória de Ligas Al-Mg e Al-Mg-Si e correlação com resistências mecânicas e à corrosão

As caracteristicas mecânicas (resistencia a esforcos estaticos e dinâmicos; resistencia ao desgaste) e caracteristicas quimicas (resistencia a corrosao) dos produtos metalicos solidificados dependem do arranjo microestrutural, mais especificamente do tamanho de grao e espacamentos celulares ou dendriticos, das heterogeneidades de composicao quimica, do tamanho, forma e distribuicao das inclusoes, de porosidade, etc. Adicionalmente aos obstaculos intergranulares ao escorregamento, existirao os obstaculos presentes entre os bracos celulares e dendriticos. Em estruturas brutas de solidificacao, estabelecer correlacoes entre estrutura e as propriedades decorrentes e uma tarefa complexa e que se inicia pela analise dos diferentes aspectos estruturais e que depende de um monitoramento experimental cuidadoso, e que permita um mapeamento confiavel dos parâmetros termicos de solidificacao. O presente trabalho objetiva desenvolver uma analise teorico/experimental sobre a influencia dos parâmetros termicos da solidificacao de ligas Al-Mg e Al-Mg-Si na definicao da microestrutura, macrossegregacao e estabelecer correlacoes com as resistencias mecânica e a corrosao, contribuindo consequentemente com subsidios para um planejamento adequado de condicoes operacionais de solidificacao vinculado a determinadas caracteristicas de aplicacao desejadas. Para tanto, foram conduzidos experimentos de solidificacao unidirecional tanto em regime transiente (vertical ascendente e descendente) quanto permanente (crescimento Bridgman). Para as ligas binarias Al-3Mg e Al-6,5Mg e ternarias Al-3Mg-1Si e Al-6,5Mg-1Si nao se constatou a ocorrencia de macrossegregacao de soluto, nem mesmo para solidificacao direcional vertical descendente. Com excecao da liga Al-3Mg-1Si, todas as ligas examinadas apresentaram a matriz rica em Al unicamente de morfologia dendritica ao longo de toda a faixa de taxas de resfriamento ( dT/dt ) experimentais. Ja a liga Al-3Mg-1Si apresentou morfologia celular para 0,005 2K/s, e dendritica para 0,03 > dT/dt < 0,8 K/s. Esses resultados caracterizaram a ocorrencia de uma transicao celular/dendritica reversa (celulas de alta taxa de resfriamento), raramente relatada na literatura para ligas metalicas. Foram estabelecidas, para todas as ligas, leis experimentais de crescimento relacionando espacamentos celulares ou dendriticos (primarios, secundarios e terciarios) com parâmetros termicos de solidificacao (velocidade e taxa de resfriamento). Propriedades mecânicas (dureza e tracao) e resistencia a corrosao foram avaliadas para as ligas Al-3Mg e Al-3Mg-1Si. A microdureza Vickers da liga ternaria foi superior em funcao do arranjo microestrutural mais complexo contendo mais fases intermetalicas Mg2Si e Al-Fe-Si(-Mg). A microestrutura celular da liga Al-3Mg-Si conferiu a melhor combinacao entre limite de resistencia a tracao e alongamento especifico, embora a liga Al-3Mg tenha apresentado maiores valores de alongamento especifico. Leis experimentais do tipo Hall-Petch sao propostas relacionando essas propriedades de tracao, e a microdureza Vickers com a escala da microestrutura, mais especificamente com espacamentos celulares e dendriticos primarios. Ensaios de corrosao em uma solucao 0,06M de NaCl mostraram que as morfologias celular e dendritica mais refinadas apresentam maiores resistencia a corrosao do que estruturas grosseiras. O arranjo microestrutural da morfologia celular, associado a melhor distribuicao dos intermetalicos ricos em Fe em euteticos binarios e ternarios nas regioes intercelulares, conferiram a essa morfologia da matriz rica em Al, a melhor resistencia frente a corrosao para diferentes concentracao salinas de NaCl. Um estudo preliminar sobre a influencia da microestrutura da liga Al-3Mg-1Si nas resistencias ao desgaste e a tribocorrosao e apresentado