Produção e caracterização da liga bronze de alumínio obtida via metalurgia do pó utilizando moagem de alta energia.

Abstract

Os bronzes de alumínio são parte de uma classe de ligas de cobre que possuem excelentes propriedades mecânicas, a resistência à corrosão e ao desgaste, sendo utilizados na fabricação de buchas, válvulas, hélices e outras componentes da indústria aeroespacial e naval. No estado bruto de fusão, o material possui um ciclo de vida que começa na manufatura, com a usinagem para a produção de peças, e termina com a exclusão dos resíduos que, sob a forma de cavaco, são refundidos ou até descartados, prejudicando o meio ambiente. Assim, a possibilidade de reuso do material pela rota da metalurgia do pó (MP) é eficaz e propõe alto aproveitamento da matéria prima rejeitada com baixo impacto ambiental, boa tolerância dimensional e bom acabamento superficial, baixa energia de transformação, além de propriedades mecânicas vantajosas. Atualmente, há muito ainda a se explorar sobre processos de produção para este tipo de liga a partir de rejeitos de usinagem com o uso de técnicas como a moagem de alta energia (MAE). Portanto, esse trabalho tem como objetivo de analisar um material compósito, metal-cerâmico, produzido a partir de cavacos da liga bronze de alumínio, para que se avaliem suas propriedades para realizar comparações com o material no estado bruto de fusão. Para tal, foi produzido o pó da liga por MAE com tamanho de partículas reduzido através da adição de carbetos de vanádio (VC) e nióbio (NbC) que, em seguida, foi sinterizado de modo a se obter a melhor densificação e menor porosidade possível. Para tal, fez-se a otimização dos parâmetros dos processos de moagem e sinterização via metodologia Design of Experiments (DOE) com auxílio do software Minitab. Foram realizadas caracterizações via análise de tamanho de partículas, espectrometria de análise química, também microestruturais com a metalografia qualitativa, via microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-x (DRX), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), além de caracterizações mecânicas por meio de ensaios de dureza e compressão. Por fim, foram determinadas as densidades e porosidades teórica e aparente, para as condições propostas, tanto do material como recebido (CR), quanto dos pós, dos materiais sinterizados e daqueles tratados por têmpera seguida de revenimento (TQ-30). Os resultados confirmam a eficiência da MAE com a adição de VC e otimização do tempo de moagem na transformação de cavacos em partículas micro e nanométricas. A temperatura de sinterização se mostrou mais influente na densificação dos materiais sinterizado, com 5,7 g/cm³, e tratado, com 5,83 g/cm³, além de apresentar porosidades entre 20 e 30 %. Já o tratamento TQ-30 no material sinterizado promoveu o aumento da densidade e diminuição da porosidade. Também elevou a dureza até 87 Rockwell B (85 % da dureza do CR) e a resistência a compressão até quase 450 MPa (40 % da resistência do CR). Portanto, a aplicação da rota da MP com a MAE firma-se como alternativa para a obtenção de um material sinterizado de alta qualidade e propriedades mecânicas superiores.