Electromagnetic Stirring versus ECAP: Morphological Comparison of Al-Si-Cu Alloys to Make the Microstructural Refinement for Use in SSM Processing

Abstract

This work evaluates the morphological evolution at the semisolid state of the Al-4.0wt%Si-2.5wt%Cu alloy produced by direct chill casting under electromagnetic stirring (EMS) and by one equal channel angular pressing (ECAP) pass. The ECAP emerged as a promising technique capable of reduction and homogeneous metals microstructure imposing large deformations occurs in a matrix that contains two channels of the same cross-sectional area and forms an angle of 120°. The materials were submitted to reheating treatment in condition of 60% solid fraction at treatment times of 0, 30, and 90 s. Comparing the two cases, we have the presented ECAP process that had an excellent response to the recovery and recrystallization mechanisms, and refined microstructures ideal for thixoforming were produced. Primary particle sizes of about 45 μm and grain sizes of about 75 μm and a circularity shape factor of more than 0.60 were obtained. The low silicon alloy, Al-4.0wt%Si-2.5wt%Cu, presented excellent refinement when processed via equal channel angular pressing, presenting good morphological stability at the semisolid state, without significant changes in size or shape of the solid particles. This fully globular structure is favourable for thixoforming processes.

Comparação metalúrgica das ligas semissólidas Al2Si2.5Cu e Al4Si2.5Cu produzidas via processo de extrusão em canal angular

“…O presente estudo segue a mesma metodologia adotada em trabalhos anteriores [18,19,20], tendo como objetivo gerar e testar novas ligas metálicas para o processo de tixoconformação, a saber, ligas hipoeutéticas de alumínio com menores teores de silício que o convencional através do processo de deformação plástica severa -método ECAP, conforme ilustra a Figura 1.…”

“…As ligas Al2Si2.5Cu e Al4Si2.5Cu foram produzidas via agitação eletromagnética combinada com refinamento de grãos em um forno poço resistivo utilizando-se uma mistura de ligas base, a saber, liga A356, alumínio comercialmente puro, cobre comercialmente puro e refinador de grão Al5Ti1B. Após as ligas atingirem a temperatura de vazamento, ou seja, 50 °C acima da temperatura liquidus, adicionou-se a liga refinadora com o objetivo de aumentar o efeito da agitação eletromagnética e na sequência o vazamento na matriz de solidificação que estava acoplada ao sistema de agitação eletromagnética, produzindo lingotes com 250 mm de comprimento e 30 mm de diâmetro [18,19]; a Tabela 1 apresenta a composição química das ligas obtida por espectrometria de emissão óptica.…”

“…Composição química das ligas Al2Si2.5Cu e Al4Si2.5Cu [% peso] obtida por espectrometria de emissão óptica [18,19].…”

“…Quando as amostras atingiram as temperaturas equivalentes à fração sólida de 60% foram mantidas nessas temperaturas pelo tempo de 210 s e na sequência resfriadas em água. Após o tratamento de reaquecimento, as amostras foram preparadas a partir de técnicas metalográficas para a caracterização microestrutural via microscopia óptica, utilizando metalografia convencional (preto e branco) e metalografia polarizada (colorida); para a metalografia convencional as amostras foram lixadas em lixa d'água até a granulometria de 1500 mesh, polidas e atacadas com ácido fluorídrico (1 ml HF e 99 ml H 2 O) com imersão total da amostra por um período de 10 s, posteriormente as mesmas amostras foram atacadas em uma solução eletrolítica de 2% de HBF 4 (ácido fluorbórico) por 6 minutos e tensão de 25 V para a metalografia polarizada e analisadas em um microscópio óptico Leica DM ILM [18,19].…”

Caracterização microestrutural das ligas AA7004 e AA7075 tixoforjadas em prensa excêntrica

“…As ligas de alumínio são as de maior aplicação nos processos que envolvem materiais semissólidos, no entanto, as ligas alumínio-silício apresentam destaque quando comparadas com outras, ocupando 95% de todas as aplicações, enquanto que todas as outras ligas somadas representam somente 5% [9]. Nas últimas décadas, ocorreram avanços significativos nos estudos sobre o processo de tixoconformação, objetivando a melhor forma de produção da matéria-prima e consequentemente a obtenção de microestruturas refinadas e homogêneas, com bom comportamento reológico e com boas propriedades mecânicas [10,11,12,13,14]. Portanto, as razões que fundamentam este trabalho e, ao mesmo tempo, apresentam as justificativas do trabalho podem ser compreendidas segundo alguns aspectos, a saber: este estudo tem como objetivo contribuir para o desenvolvimento do processo de tixoconformação, além da utilização de outras famílias de ligas de alumínio, contribuindo para o desenvolvimento de novas matérias-primas.…”