Análise do desgaste em AA6061 e compósitos reforçados com diferentes teores de SiC
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Data
2025-08-27
Autores
Sombrio, Juliana
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Editor
Resumo
O avanço tecnológico tem impulsionado a busca por materiais com maior resistência mecânica, leveza e durabilidade, especialmente em setores como a indústria automotiva, aeronáutica e de manufatura. Nesse cenário, os compósitos de matriz metálica, vem se destacando por apresentarem melhorias significativas nas propriedades mecânicas e tribológicas. A liga AA6061, amplamente utilizada na indústria, possui boa resistência mecânica e leveza, porém apresenta limitações quanto a resistência ao desgaste. A adição de reforços cerâmicos como carbeto de silício (SiC) é uma estratégia promissora para superar essas limitações. Neste trabalho, investigou-se o comportamento ao desgaste da liga de alumínio AA6061 e de compósitos reforçados com 5% e 15% de SiC em massa, produzidos por fundição com agitação manual. As amostras foram caracterizadas macro e micro estruturalmente e realizou-se ensaios de desgaste do tipo pino-sobre-disco, com parâmetros baseados na norma ASTM G99. Os testes foram conduzidos a uma velocidade de 0,8 m/s, com carga de 7,2 N e distância percorrida de 2400 metros. Os resultados indicam que a presença do SiC promoveu um melhor desempenho no aspecto tribológico, apresentando perda de massa mínima e predominância do desgaste abrasivo. A análise da superfície desgastada sugere que houve uma contribuição do SiC no aumento de resistência ao desgaste, apresentando sulcos menos profundos e aparentemente menor deformação plástica na amostra com maior teor de reforço.
Resumen
El avance tecnológico ha impulsado la búsqueda de materiales con mayor resistencia mecánica, ligereza y durabilidad, especialmente en sectores como la industria automotriz, aeronáutica y de manufactura. En este contexto, los compuestos de matriz metálica se han destacado por sus mejoras significativas en las propiedades mecánicas y tribológicas. La aleación AA6061, ampliamente utilizada en la industria, posee buena resistencia mecánica y bajo peso, pero presenta limitaciones en cuanto a la resistencia al desgaste. La adición de refuerzos cerámicos como el carburo de silicio (SiC) es una estrategia prometedora para superar estas limitaciones. En este trabajo se investigó el comportamiento frente al desgaste de la aleación de aluminio AA6061 y de compuestos reforzados con 5% y 15% de SiC en masa, producidos mediante fundición con agitación manual. Las muestras fueron caracterizadas macro y microestructuralmente y se realizaron ensayos de desgaste tipo pin-on-disk, con parámetros basados en la norma ASTM G99. Las pruebas se realizaron a una velocidad de 0,8 m/s, con una carga de 7,2 N y una distancia recorrida de 2400 metros. Los resultados indicaron que la presencia de SiC promovió un mejor desempeño tribológico, presentando una pérdida mínima de masa y predominancia de desgaste abrasivo. El análisis de la superficie desgastada sugiere que el SiC contribuyó al aumento de la resistencia al desgaste, con surcos menos profundos y aparentemente menor deformación plástica en la muestra con mayor contenido de refuerzo.
Abstract
Technological advancement has driven the search for materials with greater mechanical strength, lightness, and durability, especially in sectors such as the automotive, aerospace, and manufacturing industries. In this context, metal matrix composites have stood out for their significant improvements in mechanical and tribological properties. The AA6061 alloy, widely used in industry, offers good mechanical strength and lightness, but it presents limitations regarding wear resistance. The addition of ceramic reinforcements such as silicon carbide (SiC) is a promising strategy to overcome these limitations. This study investigated the wear behavior of the AA6061 aluminum alloy and composites reinforced with 5% and 15% SiC by weight, produced by casting with manual stirring. The samples were macroand microstructurally characterized and subjected to pin-on-disk wear tests, following parameters based on ASTM G99. The tests were conducted at a speed of 0.8 m/s, with a load of 7.2 N and a sliding distance of 2400 meters. The results indicated that the presence of SiC promoted better tribological performance, showing minimal mass loss and predominance of abrasive wear. The worn surface analysis suggests that the SiC contributed to increased wear resistance, with shallower grooves and apparently less plastic deformation in the sample with a higher reinforcement contente.
Descrição
Trabalho de Conclusão do Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestruturae Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial para à obtenção do título de bacharel em Engenharia de Materiais.
Palavras-chave
ligas de alumínio, silício, resistência, nanocompósitos (materiais)