A incorporação seletiva de partículas de reforço cerâmicas pode ser realizada em regiões localizadas do material metálico levando a fabricação de CMM superficiais de grande interesse. Como pode ser visto, um dos processos alternativos e bastante eficiente na fabricação de CMM superficiais é o FSP. Nesta seção apresenta-se uma revisão de trabalhos na qual a introdução de partículas cerâmicas de reforço foram empregadas em ligas de Alumínio, formando compósitos de matriz de Alumínio (CMAs).
Cabe destacar que a adição de partículas por FSP é uma forma de fabricar CMM de forma localizada, agregando propriedades específicas em uma região que demanda de maior resistência, por exemplo. Assim como dito no tópico anterior, a adição de partículas por FSP tem características similares às obtidas por FSW, desta forma, ambos processos podem ser considerados análogos.
Dolatkhah et al. (2011), fabricaram compósitos por FSP adicionando partículas de Carbeto de Silício (SiC) por meio de uma canaleta com 2mm de profundidade e 1mm de largura, na liga de Al5052, avaliando no estudo quais os impactos e efeitos na microestrutura e propriedades mecânicas com a variação dos seguintes parâmetros de FSP: tamanho das partículas de SiC e número de passes, Os resultados obtidos demostraram que a adição de SiC promove um intenso refinamento do grão de alumínio na zona de mistura que é responsável pelo
aumento da microdureza, e essa relação se intensifica com o aumento no número de passes, e as amostras com 4 passes apresentam dureza superior quando comparada com as amostras processadas com número de passes inferior. Observou-se ainda que o tamanho das partículas de SiC impacta nas propriedades. As amostras processadas com adição de partículas de SiC de 50 nm apresentaram resistência ao desgaste muito superior quando comparado às partículas com dimensão de 5 µm, resultando em taxas de desgaste de 2/963x10-5 mm3/Nm e
3/889x10-5 mm3/Nm, respectivamente.
Trabalho similar foi desenvolvido por Salehi et al. (2014) usando como metal base a liga de Al da série 6061 com a introdução por uma canaleta do pó de SiC com diâmetro médio das partículas de 50 nm. Observou-se valores de microdureza 3,2 vezes superior na zona de mistura comparada ao metal base. Outra análise realizada foi referente ao número de passes, visto que o aumento do número de passes leva a formação de um compósito mais homogêneo, e isto impacta de forma positiva nas propriedades mecânicas do material. Já os CMA com menor número de passes e com isso mais heterogêneos, apresentaram valores de microdureza 15% menor quando comparados aos CMAs obtidos com o maior número de passes, resultando em uma correlação linear entre a maior microdureza com a redução do espaço entre partículas.
Em um outro trabalho, Sahraeinejad et al. (2015), fabricaram CMAs por FSP com a incorporação de três diferentes partículas cerâmicas de reforço: SiC, Al2O3 e
B4C, utilizando canaletas com profundidade entre 2 e 4 mm, usando como matriz
uma chapa de 6,3 mm da liga de Al da série 5059. Neste trabalho, os autores mantiveram os parâmetros de máquina fixos, alterando apenas o número de passes. Constatou-se, inicialmente, que o aumento no número de passes promove uma maior distribuição das partículas na zona de mistura, já quanto as propriedades mecânicas, todas as amostras dos três tipos diferentes de partículas após 3 passes de FSP obtiveram uma melhora significativa que resultou em um aumento de aproximadamente 15% na dureza comparadas com o material processado sem a adição das partículas, porém a amostra com B4C foi a que apresentou melhor
desempenho sob resistência a tração.
Outra forma de obter compósitos é pela adição simultânea de 2 diferentes tipos de partículas. Jalilvand et al. (2019) estudaram a fabricação de um compósito híbrido de Al2O3 com SiO2 por FSP em uma matriz de alumínio da liga A356 com 10
mm de espessura. Para tanto, realizou-se uma sequência de furos excêntricos com 4 mm de profundidade que foram preenchidos de forma alternada com os dois pós. Após algumas tentativas os melhores parâmetros de processamento observado para a fabricação dos CMAs foram com velocidade de rotação e avanço de 1000 rpm e 112 mm/min, respectivamente. Os resultados obtidos com o processamento por FSP foram uma redução da porosidade do material devido a fragmentação das partículas maiores de sílica, quanto as propriedades mecânicas, o compósito apresentou microdureza 40% maior comparado com a liga pura apenas processada por FSP que por sua vez já era maior que a liga sem o FSP, além do compósito melhorar significativamente a resistência à corrosão.
Outra vantagem dos CMAs produzidos por FSP está associada às características tribológicas do material.
Bourkhani et al. (2019) produziram compósitos usando como matriz chapas da liga Al1050-O de 10 mm de espessura e usaram de reforço nanopartículas de Al2O3 que foram depositados por meio de uma canaleta de 1 mm de espessura e
3mm de profundidade. Para o processamento foi escolhido uma velocidade de rotação de 1180 rpm e 80 mm/min para a velocidade de avanço, e o resultado obtido foi que o compósito possui coeficiente de atrito menor que da liga não processada devido à inclusão das nanopartículas de Alumina na zona de mistura, enquanto o coeficiente de atrito da amostra não processada oscilou entre 1,5 e 2, o coeficiente de atrito do CMA oscilou entre 0,75 e 1. Esta redução está associada ao aumento da resistência ao desgaste.