Title

INFLUÊNCIA DAS TAXAS DE RESFRIAMENTO E DAS CORRENTES CONVECTIVAS NA EVOLUÇÃO DOS ESPAÇAMENTOS DENDRÍTICOS TERCIÁRIOS DE LIGAS Al-Si

INFLUENCE OF TIP COOLING RATE AND MELT CONVECTION ON TERTIARY DENDRITE ARM SPACING OF Al-Si ALLOYS

Authorship

Rosa, Daniel Monteiro; Spinelli, José Eduardo; Garcia, Amauri

Rosa, Daniel Monteiro

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Spinelli, José Eduardo

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Garcia, Amauri

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DOI

10.5151/2594-5300-0027

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Abstract

No sentido de verificar a real tendência de variação dos espaçamentos dendríticos terciários com o teor de soluto foram solidificadas 3 ligas hipoeutéticas Al-Si (Al- 5%Si, Al-7%SI e Al-9%Si) em dispositivos de solidificação ascendente e descendente. Dessa forma, também se analisou a ação dos gradientes de temperatura e de concentração existentes no líquido sobre as estruturas dendríticas na solidificação transitória. Em ambos os dispositivos experimentais uma série de termopares tipo K inseridos dentro do metal em diferentes posições a partir do molde permitiram o registro da evolução térmica durante todo o processo. Esse arranjo experimental propiciou o acompanhamento em tempo real da distribuição de temperatura nos lingotes durante todo o processo de solidificação. Após a determinação das variáveis térmicas de solidificação e caracterização da microestrutura foram realizadas análises microscópicas da microestrutura e, a conseqüente quantificação dos espaçamentos dendríticos terciários. Por fim, foram determinadas as interações entre variáveis térmicas da solidificação transitória e os espaçamentos dendríticos gerados, verificando as leis experimentais de crescimento dendrítico; e avaliados os efeitos da direção de crescimento dendrítico na magnitude dos espaçamentos dendríticos para os sistemas em análise.

Tip cooling rates and tertiary dendrite arm spacings have been measured in Al-Si hypoeutectic alloys directionally solidified under downward and upward transient heat flow conditions. It is a well-known fact that the dendritic spacings can affect not only microsegregation profiles but also the formation of secondary phases within interdendritic regions, which influences mechanical properties of cast structures. A reduced number of studies have been carried out in order to analyze the effects of melt convection within the interdendritic region or to verify the influence of growth direction on dendritic arm spacings. In this work, an experimental approach is used to quantitatively determine the tip cooling rates. The work also focuses on the dependence of tertiary dendrite arm spacings on this solidification thermal variable. The experimental data concerning the solidification of Al 5, 7 and 9 wt % Si alloys are obtained in order to investigate the actual variation of tertiary dendritic spacing as a function of alloy composition. A comparison between upward and downward unsteady-state results has also been conducted.

Keywords

ligas Al-Si; solidificação direcional e transitória; convecção no líquido, espaçamentos dendríticos terciários.

downward transient solidification, tertiary dendrite arm spacings, Al-Si alloys, MELT CONVECTION.