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Tipo: Dissertação
Título: Estudo da resistência à corrosão em ligas Al-3%Cu-xNb (x=0,5, 3 e 5%) solidificadas horizontalmente sob regime transiente de extração de calor
Autor(es): RODRIGUES, Helder Caldas
Primeiro Orientador: ROCHA, Otavio Fernandes Lima da
Primeiro Co-Orientador: CARDOSO FILHO, José Carlos de Araújo
Resumo: Ligas de fundição Al-Cu e Al-Si têm sido a melhor escolha como materiais para as indústrias automobilística e aeroespacial. No caso das ligas Al-Cu da classe duralumínios apresentam excelentes propriedades mecânicas, por outro lado, possuem resistência corrosiva inferior às outras ligas de alumínio. O nióbio mais recentemente tem sido usado como elemento de liga por desempenhar um papel importante na produção de ligas metálicas devido ao seu alto ponto de fusão, resistência ao ataque ácido e supercondutividade em temperaturas elevadas. Como caráter inovador, neste trabalho, pretende-se avaliar à resistência à corrosão eletroquímica de ligas Al-3Cu-xNb (x=0,5, 3 e 5%), solidificadas horizontalmente sob condições transientes de extração de calor. Para tanto, experimentos de solidificação horizontal usando um dispositivo refrigerado à água foi usado para obtenção dos lingotes resultantes. Curvas experimentais para até 8 termopares localizados no metal foram obtidos para cada liga, a fim de determinar e avaliar os efeitos dos parâmetros térmicos de solidificação e microestrutural, tais como velocidade de solidificação (VL), taxa de resfriamento (TR), e espaçamento dendrítico secundário (2), respectivamente, sobre os parâmetros eletroquímicos de potencial de corrosão (ECORR) e corrente de corrosão (ICORR), e resistência à polarização (RP), amostras de duas posições 10 e 70mm a partir da interface de transferência de calor dos lingotes das ligas investigadas foram submetidas aos ensaios eletroquímicos. Os parâmetros eletroquímicos ECORR e ICORR foram determinados por técnica eletroquímica de polarização, iniciada após 30 minutos de imersão no eletrólito de trabalho, e RP foi obtida via ensaios de impedância eletroquímica na faixa de frequência de 10 kHz até 10-1 Hz, obedecendo a estabilidade dos arcos capacitivos após duas horas de imersão do eletrodo de trabalho em HCl 0,2 mol.L-1. Verificou-se que os valores experimentais encontrados para ECORR foram relativamente próximos para todas as ligas investigadas, e em ambas as posições analisadas, permitindo deduzir que podem assumir valores variando de -711 a -694 mV, e que os parâmetros de solidificação, VL, TR e 2, assim como o teor de Nb tiveram pouca influência, mas o suficiente para levar a comportamentos diferentes no ICORR e RP. Diferentes efeitos de VL, TR e 2 sobre ICORR e RP também foram observados para as ligas investigadas, pois para a liga com 0,5% de Nb maiores valores de VL e TR, e menores 2 resultaram em menores valores de ICORR. Por outro lado, para ligas com 3 e 5%Nb, microestruturas mais grosseiras (maiores 2) apresentam menores taxas de corrosão. Análises microestruturais mostraram que o Nb atua como elemento protetor contra ações corrosivas na matriz dendrítica. Também foi conduzida uma análise comparativa com a literatura.
Abstract: Al-Cu and Al-Si casting alloys have been the best choice as materials for the automotive and aerospace industries. In the case of Al-Cu alloys of the duralumin class, they have excellent mechanical properties, however they have lower corrosive resistance than other Aluminum alloys. Niobium plays an important role in the production of metallic alloys due to its high melting point, resistance to acid attack and superconductivity at elevated temperatures. As an innovative feature, in this work, we intend to evaluate the resistance to electrochemical corrosion of Al-3Cu-xNb alloys (x=0,5, 3 and 5%), horizontally solidified under transient heat extraction conditions. To this end, horizontal solidification experiments using a water-cooled device were used to obtain the resulting ingots. Experimental curves for up to 8 metal-located thermocouples were obtained for each alloy in order to determine and evaluate effects of thermal solidification and microstructural parameters, such as solidification velocity (VL), cooling rate (TR), and secondary dendritic spacing (2), respectively, on the electrochemical potential parameters (ECORR) and corrosion current (ICORR), and polarization resistance (RP), samples from two positions 10 and 70mm from the heat transfer interface of the ingots of the investigated alloys were submitted to electrochemical tests. The electrochemical parameters ECORR and ICORR were determined by electrochemical polarization technique, initiated after 30 minutes of immersion in the working electrolyte, and RP was obtained through electrochemical impedance tests in the frequency range from 10 kHz to 10-1 Hz, obeying the stability of the capacitive arcs after two hours of the immersion of the working electrode in HCl 0,2 mol.L-1. It was verified that the experimental values found for ECORR were relatively close for all the investigated alloys and in both analyzed positions, allowing to deduce that they can assume values ranging from -711 to -694 mV, and that the solidification parameters, VL, TR and 2, as well as the Nb content had little influence, but enough to lead to different behavior in the ICORR and RP. Different effects of VL, TR and 2 on ICORR and RP were also observed for investigated alloys, since for the alloy with 0,5wt.%Nb higher VL and TR values, and smaller 2 resulted in lower ICORR values. On the other hand, for alloys with 3 and 5wt.%Nb, coarser microstructures (greater 2) have lower corrosion rates. Microstructural analyzes showed that Nb acts as a protective element against corrosive actions in the dendritic matrix. A comparative analysis with the literature was also conducted.
Palavras-chave: Solidificação horizontal transiente
Microestrutura
Corrosão
Ligas AlCuNb
Transient horizontal solidification
Microstructure
Corrosion
AlCuNb alloy
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará
Sigla da Instituição: IFPA
Programa: Programa de Pós- Graduação em Engenharia de Materiais
Citação: RODRIGUES, Helder Caldas. Estudo da resistência à corrosão em ligas Al-3%Cu-xNb (x=0,5, 3 e 5%) solidificadas horizontalmente sob regime transiente de extração de calor. 2023. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Belém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ifpa.edu.br/jspui/handle/prefix/508. Acesso em:
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ifpa.edu.br/jspui/handle/prefix/508
Data do documento: 31-Ago-2023
Aparece nas coleções:Dissertações e Teses - Belém

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