Beskyttelse mot rovdyr

Neste primeiro subcapítulo serão apresentados os resultados de MO e SEM/EDS das ligas no estado as cast.

Na Figura 19 são apresentadas as microestruturas das ligas no estado as cast obtidas por MO.

A liga Al-Sc (Figura 19 a)) apresenta uma estrutura de vazamento mista: grãos colunares e grãos equiaxiais. Segundo vários autores [16,40], o efeito de afinação de grão é apenas conseguido para ligas hipereutétias (> 0,5 wt.% Sc). Já o aumento do teor de Zr na liga promove a afinação de grão. Como se pode observar na Figura 19 b),c) e d) estas ligas apresentam grãos perfeitamente equiaxiais.

c) d) Liga Al-Sc-0,3 Zr Liga Al-Sc-0,2 Zr a) Liga Al-Sc-0,1 Zr Liga Al-Sc b)

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EFEITO DA DIÇÃO DE ZR NO ENDURECIMENTO DE LIGAS AL-SC

Efetivamente, verifica-se que com a adição de Zr, o valor mínimo requerido de Sc para uma afinação de grão pode ser reduzido [35,50].

É de mencionar que, pelo facto do Sc apenas promover um grande efeito de afinação de grão para teores superiores a 0,5 wt.%, acaba por não ser economicamente viável (elevado custo de Sc) a introdução de quantidades tão elevadas nas ligas industriais, mesmo para indústrias de elevado poder económico como a aeronáutica e aeroespacial.

A Figura 20 e a Tabela 5 mostram imagens SEM das ligas (Al-Sc, Al-Sc-0,1 Zr, Al-Sc-0,2 Zr e Al-Sc-0,3 Zr) e a análise química da matriz, respetivamente.

Z1

Z1 Z1

Z1

Liga Al-Sc-0,2 Zr Liga Al-Sc-0,1 Zr

Liga Al-Sc-0,3 Zr Liga Al-Sc

Figura 20- Imagens de SEM: a) liga Al-Sc-0,1 Zr, b) liga Al-Sc-0,2 Zr, c) liga Al-Sc-0,3 Zr e d) liga Al-Sc no estado as cast.

a)

c) d)

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Tabela 7- Composição química média da matriz das ligas no estado as cast.

Z1- Matriz Ligas Al (wt.%) Sc (wt.%) Al-Sc-0,1 Zr 99,21 0,79 Al-Sc-0,2 Zr 99,48 0,52 Al-Sc-0,3 Zr 99,47 0,53 Al-Sc 99,39 0,61

Como se pode verificar na composição química da matriz das ligas, parece existir uma maior quantidade de Sc em SS do que o que realmente existe na matriz. Os valores expetáveis seriam próximos de 0,4 wt.% Sc. Esta diferença de valores deve-se aos baixos teores de Sc e consequentemente a um aumento de erro associado à técnica de análise química (EDS). No entanto, tendo em conta a composição média obtida, verifica-se que o teor em Sc retido em SS é bastante semelhante para todas as ligas.

É importante referir que não foi possível determinar a concentração de Zr na matriz, uma vez que os teores adicionados às ligas são muito baixos, (a concentração de Zr é inferior ao limite de deteção do EDS). No entanto, é possível dizer que o Zr se encontra em SS, dada a evolução da dureza das ligas quando sujeitas a tratamentos térmicos de envelhecimento, sendo estes resultados mais aprofundados no Capitulo 4.2.1.

Uma análise mais detalhada das microestruturas permite verificar a presença de partículas dispersas pela matriz (indicadas pelas setas na Figura 21) nas ligas Al-Sc-0,2 Zr e Al-Sc-0,3 Zr, observando-se um aumento considerável da densidade de partículas na liga Al-Sc-0,3 Zr.

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EFEITO DA DIÇÃO DE ZR NO ENDURECIMENTO DE LIGAS AL-SC

Considerando a morfologia destas partículas, verifica-se que estas apresentam uma forma cubóide de dimensões variáveis. Esta forma é caraterística dos precipitados Al3Zr no estado metastável, ou mesmo

dos precipitados Al3Sc em equilíbrio [19].

Após a análise química realizada aos precipitados presentes na liga Al-Sc-0,3 Zr (Figura 22), confirma-se a presença de Sc e Zr nos precipitados.

Apesar do precipitado apresentar uma forma cubóide muito semelhante aos precipitados de primeira fase Al3Zr e Al3Sc [14,19], devido ao elevado teor em Zr presente no precipitado, é possível que

a fase Al3Zr seja consequência da má dissolução durante a fusão da liga, sendo posteriormente um local

favorável à nucleação de Al3Sc.

Possivelmente, a eliminação destes precipitados passaria pelo prolongamento do tempo de estágio de fusão, após a adição da master alloy Al-Zr, de forma a garantir uma total dissolução dos Al3Zr.

Analisando a dureza das ligas no estado as cast (Figura 23), verifica-se que não há um aumento da dureza as ligas que contem Zr quando comparada com a liga Al-Sc.

Al

(wt.%) (wt.%) Sc (wt.%) Zr

58,91 14,05 27,04

Figura 22- Micrografia da liga Al-Sc-0,3 Zr e respetiva análise química do precipitado.

Figura 23- Valores de dureza das ligas no estado puro de vazamento.

26 28 30 32 34 36

Al-Sc-0,1Zr Al-Sc-0,2Zr Al-Sc-0,3Zr Al-Sc

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Isto pode ser resultado do arrefecimento em coquilha de cobre, que apenas permite a retenção em SSS para teores até 0,2 wt.% Zr ou de uma dissolução incompleta e insuficiente homogeneização durante a fusão da liga, como referido anteriormente.

A análise da microestrutura revelou a presença de aluminetos de ferro (Al3Fe) (Figura 24). Verifica-

se que sua formação ocorre preferencialmente nas fronteiras de grão.

Os resultados de EDS indicam a presença de Sc nos Al3Fe. Este composto intermetálico foi igualmente

observado por outros investigadores [14,51], tanto nas estruturas as cast como nas envelhecidas. Vários autores [16,39,50,51] referem que a presença de Al3Fe não afeta a cinética de precipitação nem promove

alteração nas propriedades mecânicas. A formação de Al3Fe já era de certa forma esperada, pois o Fe é uma

impureza comum no Alcputilizado na preparação das ligas.

Z2 Liga Al-Sc-0,2Zr Al (wt.%) 91,69 Sc (wt.%) 0,78 Fe (wt.%) 7.53 Z2

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EFEITO DA DIÇÃO DE ZR NO ENDURECIMENTO DE LIGAS AL-SC

0 15 30 45 60 75 90 105 1 10 100 1000 H V TEMPO (MIN.) 300 ºC as cast