Investigação da influência do tempo e da temperatura no processamento da liga Mg-6Al-3La-1Ca submetida ao processo de reofundição

Abstract

A possibilidade de obtenção de peças near-net-shape faz com que o magnésio tenha destaque na indústria, que vem buscando redução de peso e aumento de eficiência. Porém a anisotropia microestrutural, causada pelo processo de fundição, e a baixa resistência mecânica em temperaturas elevadas é um problema para a utilização em larga escala. Assim, o objetivo principal desse trabalho é estudar a influência do tempo de agitação e da temperatura de agitação na fabricação de lingotes de magnésio pelo método de Reofundição. Para isso, lingotes com a composição química nominal de Mg-6Al-3La-1Ca foram fundidos em forno resistivo com atmosfera inerte e agitados mecanicamente no estado semissólido por meio de um agitador mecânico. Variou-se o tempo de agitação de 1 até 10 minutos e a temperatura de 585°C a 605°C, obtendo-se frações sólidas entre 29% até 57%. Dos lingotes reofundidos obtidos foram extraídos corpos de prova que foram submetidos a ensaios mecânicos de tração e de dureza e também foram realizadas análises em microscopia óptica e eletrônica para identificar a evolução morfológica dos lingotes agitados mecanicamente Também foram realizados ensaios de difração de raios X para identificar as fases encontradas. Os resultados mostraram que houve a formação de glóbulos na matriz do material e que houve a precipitação das fases α-Mg, Al11La3, (Mg,Al)2Ca e Mg2Ca. O melhor nível de globularização foi atingido para o tempo de agitação de 2 minutos. A melhor resistência mecânica foi atingida para a temperatura de agitação de 605°C. Nessa temperatura, a resistência à tração apresentou incremento de 75% e a deformabilidade atingiu um aumento de 83% em comparação a um lingote sem agitação. A agitação na temperatura de 605°C influenciou a formação da fase Al11La3 fazendo-a precipitar na região interglobular. Para agitação abaixo de 605°C a fase Al11La3 precipitou tanto no centro quanto na fronteira dos glóbulos.

The industry's demand for weight reduction due to environmental restrictions and the research for more efficient products have made the demand for magnesium alloys to increase in recent decades. The research for light materials, with good creep resistance and easy manufacturing has increased in recent years. Thus, the main objective of this work is to study the influence of both time and processing temperature on magnesium by the Rheocasting method. For this purpose, commercial ingots of Mg-6Al-3La-1Ca were melted in a resistive furnace with an inert atmosphere and it was agitated through a mechanical stirrer inserted in the bath when they were in the semissolid state. It was used 1 to 10 minutes stirring time and the temperatures changed from 585°C to 605°C. Specimens were extracted from the cast ingots obtained and subjected to both mechanical tensile and hardness tests. In order to study morphological evolution in magnesium alloy images have been performed in optical and electron microscopy. X-ray diffraction were also performed to identify the microcompounds The results allowed to conclude that there was a great amount of globularization of the structures and there was a precipitation of globular α-Mg, Al11La3, (Mg,Al)2Ca and Mg2Ca phases. Acicular structures Al11La3 changed their solidification route: to temperatures above 605°C they have precipitated at globules boundary; however, to temperatures below 605°C they have precipitated both at globules center and boundary. The manganese presence led to a precipitation of a faceted microcompounds formed by Al-La-Mn. The tensile strength results increased 75% and a deformability increased 83% when compared to non-stirred ingot solidified at same condition at 605°C. The stirring time variation has confirmed the theory about dendrite’s break followed by Ostwald Ripening phenomenon due to globularization of structures and subsequent thickening.