Title

Avaliação microestrutural e mecânica da liga Al-3,3%NI solidificada em coquilha metálica

Microstructural and Mechanical Evaluation of Al-3.3%Ni Alloy Solidified in Metallic Mold

Authorship

MEIRELES, LAILSON SOUZA; MARQUES, LUANE LUIZA PEREIRA; MARTINS, JOAB MIRANDA; VASCONCELOS, ÂNGELA DE JESUS; BARROS, ANDRÉ DOS SANTOS; MEDEIROS, AMANDA LUCENA DE; COSTA, DEIBSON SILVA DA

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DOI

10.5151/2594-4711-44107

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Abstract

As ligas Al-Ni hipoeutéticas apresentam elevado potencial para aplicações estruturais e térmicas devido à elevada estabilidade térmica da fase intermetálica Al₃Ni. Nesse contexto, o presente trabalho investigou a microestrutura, o espaçamento dendrítico secundário e a microdureza da liga Al-3,3%Ni contendo 0,2%Fe, solidificada em coquilha metálica sob elevada taxa de extração de calor. A liga foi produzida a partir do alumínio eletrocondutor 1350 por fundição convencional, sendo posteriormente caracterizada por espectrometria óptica, microscopia óptica e ensaios de microdureza Vickers. Os resultados microestruturais revelaram matriz α-Al com morfologia dendrítica refinada e regiões interdendríticas enriquecidas por intermetálicos Al₃Ni e precipitados ricos em Fe. Observou-se espaçamento dendrítico secundário médio de 10,1 µm, indicando influência significativa da elevada taxa de resfriamento proporcionada pela coquilha metálica. A dureza média obtida foi de 38,1 HV, associada à presença dos intermetálicos e ao refinamento microestrutural, que atuam como barreiras ao movimento de discordâncias. Os resultados demonstram que a combinação entre rápida solidificação e formação controlada de fases intermetálicas promove melhoria das propriedades mecânicas e estabilidade microestrutural da liga Al-3,3%Ni.

Hypoeutectic Al-Ni alloys exhibit high potential for structural and thermal applications due to the high thermal stability of the Al₃Ni intermetallic phase. In this context, the present work investigated the microstructure, secondary dendritic spacing, and microhardness of an Al-3.3%Ni alloy containing 0.2%Fe, solidified in a metal mold under a high heat extraction rate. The alloy was produced from 1350 electroconductive aluminum by conventional casting and subsequently characterized by optical spectrometry, optical microscopy, and Vickers microhardness tests. The microstructural results revealed an α-Al matrix with refined dendritic morphology and interdendritic regions enriched by Al₃Ni intermetallics and Fe-rich precipitates. An average secondary dendritic spacing of 10.1 µm was observed, indicating a significant influence of the high cooling rate provided by the metal mold. The average hardness obtained was 38.1 HV, associated with the presence of intermetallics and microstructural refinement, which act as barriers to dislocation movement. The results demonstrate that the combination of rapid solidification and controlled formation of intermetallic phases promotes improved mechanical properties and microstructural stability of the Al-3.3%Ni alloy.

Keywords

Ligas de Alumínio, Al-Ni, Microestrutura, Dureza

Aluminum Alloys, Al-Ni, Microstructure, Hardness