Influência da adição do inoculante TiB2 e da taxa de resfriamento na microestrutura e propriedades mecânicas da liga Zamac 5

Abstract

As ligas hipoeutéticas de Zn-Al possuem qualidades promissoras como baixo ponto de fusão, resistência ao desgaste e boa usinabilidade, porém apresentam baixa resistência a tração e fratura frágil. Poucos estudos foram realizados visando melhorar as propriedades mecânicas destas ligas usando TiB2. Este trabalho buscou determinar a influência da adição do inoculante TiB2, sobre a microestrutura e propriedades mecânicas da liga Zamac 5, vazada em um molde de ferro fundido, por gravidade. Também buscou avaliar o efeito da taxa de resfriamento sobre a microestrutura e espaçamento dendrítico secundário (λ2). Um molde de ferro fundido cinzento foi concebido na forma de quatro seções prismáticas, com valores crescentes dos módulos de solidificação. A aquisição e análise das curvas de resfriamento foram realizadas através de um sistema de aquisição de dados. A análise da microestrutura foi realizada com o auxílio de microscópio eletrônico de varredura (MEV), equipado com EDS e microscopia óptica com programa dedicado de análise de imagens. As propriedades mecânicas foram obtidas através de máquina de ensaios universal e microdurômetro Vickers. Os resultados indicam eficiência do TiB2 no refinamento das lamelas da microestrutura eutética (α+η) e na modificação da morfologia das fases da liga Zamac 5 e no aumento da resistência a tração com valor máximo de 257,17 MPa e a microdureza máxima para 105 HV (carga 100 g) da liga, com 0,8% em massa de TiB2. Também foi possível verificar que maiores taxas de resfriamento causam a redução no espaçamento dendrítico secundário (λ2), de 21,4 μm para 11,3 μm, da fase primária η-Zn (rica em zinco) do Zamac 5.

Hypoeutectic Zn-Al alloys have promising qualities such as low melting point, wear resistance and good machinability, but have low tensile strength and fragile fracture. Few studies have been carried out to improve the mechanical properties of these alloys using TiB2. This work aims to determine the influence of the addition of the TiB2 inoculant, on the microstructure and mechanical properties of the Zamac 5 alloy, cast in a cast iron mold, by gravity. It also sought to evaluate the effect of cooling rate on the microstructure and secondary dendritic spacing (λ2). A gray cast iron mold was designed in the form of four prismatic sections of different thicknesses, with increasing values of solidification modules. The acquisition and analysis of the cooling curves were carried out through a data acquisition system. The microstructure analysis was performed with the aid of a scanning electron microscope (SEM), equipped with EDS and optical microscopy with dedicated image analysis program. The mechanical properties were obtained using a universal testing machine and a Vickers microdurometer. The results indicate efficiency of TiB2 in the refinement of lamellae of eutectic microstructure (α + η) and in the modification of phase morphology of Zamac 5 alloy and in the increase of tensile strength with maximum value of 257.17 MPa and maximum microhardness to for 105 HV (load 100 g) of the alloy, with 0.8 wt% TiB2. It was also possible to verify that higher cooling rates cause a reduction in secondary dendritic spacing (λ2), from 21.4 μm to 11.3 μm, of primary phase η-Zn (rich in zinc) of Zamac 5.