Caracterização das propriedades elétricas, mecânicas e estruturais da liga al-cu-si-mg modificada com teores de [0,2-0,5]% fe / Characterization of electrical, mechanical and structural properties of the al-cu-si-mg alloy modified with [0.2-0.5]% fe

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Caracterização das propriedades elétricas, mecânicas e estruturais da liga

al-cu-si-mg modificada com teores de [0,2-0,5]% fe

Characterization of electrical, mechanical and structural properties of the

al-cu-si-mg alloy modified with [0.2-0.5]% fe

DOI:10.34117/bjdv6n2-087

Recebimento dos originais: 30/12/2019 Aceitação para publicação: 10/02/2020

Marielle Maria Medeiros Vital

Mestre em Engenharia de Industrial pela Universidade Federal do Pará Instituição: Universidade Federal do Pará

Endereço: Cidade Universitária Prof. José da Silveira Neto, Rua Augusto Corrêa n° 01, Setor Profissional-UFPA, Instituto de Tecnologia – Sala 101, Bairro Guamá, CEP 66075-970, Belém –

PA.

E-mail: mariellemd@gmail.com

Brenda Thayssa Figueira Daniel

Mestranda em Engenharia de Mecânica pela Universidade Federal do Pará Instituição: Universidade Federal do Pará

Endereço: Cidade Universitária Prof. José da Silveira Neto, Rua Augusto Corrêa n° 01, Setor Profissional-UFPA, PPGEM, Bairro Guamá, CEP 66075-970, Belém – PA.

E-mail: brendadaniell@yahoo.com.br

Emerson Rodrigues Prazeres

Doutorando em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia pela Universidade Federal do Pará Instituição: Universidade Federal do Pará

Endereço: Cidade Universitária Prof. José da Silveira Neto, Rua Augusto Corrêa n° 01, Setor Profissional-UFPA, PRODERNA, Bairro Guamá, CEP 66075-970, Belém – PA.

E-mail: eng.emersonrodrigues@gmail.com

Lucas Rezende Almeida

Graduando em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal do Pará Instituição: Universidade Federal do Pará – Campus Ananindeua

Endereço: Tv. We Vinte e Seis, 2 – Bairro: Coqueiro, Ananindeua - PA, 67130-660 E-mail: lucasreezendee@gmail.com

Gabriel da Cruz Oliveira

Endereço: Tv. We Vinte e Seis, 2 – Bairro: Coqueiro, Ananindeua - PA, 67130-660 E-mail: gdco.cruz@gmail.com

Willian Rayol da Silva

Endereço: Tv. We Vinte e Seis, 2 – Bairro: Coqueiro, Ananindeua - PA, 67130-660 E-mail: rayolwillian@gmail.com

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Deibson Silva da Costa

Doutor em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia pela Universidade Federal do Pará Instituição: Universidade Federal do Pará – Campus Ananindeua

Endereço: Tv. We Vinte e Seis, 2 – Bairro: Coqueiro, Ananindeua - PA, 67130-660 E-mail: deibsonsc@yahoo.com.br

Reginaldo Sabóia de Paiva

Doutor em Engenharia de Elétrica pela Universidade Federal do Pará Instituição: Universidade Federal do Pará – Campus Ananindeua

Endereço: Tv. We Vinte e Seis, 2 – Bairro: Coqueiro, Ananindeua - PA, 67130-660 E-mail: regisabo@ufpa.br

José Maria do Vale Quaresma

Pós-Doutor em Engenharia Mecânica pela Universidade Estadual de Campinas Instituição: Universidade Federal do Pará

Endereço: Cidade Universitária Prof. José da Silveira Neto, Rua Augusto Corrêa n° 01, Setor Profissional-UFPA, Instituto de Tecnologia, Bairro Guamá, CEP 66075-970, Belém – PA.

E-mail: jmvquaresma@gmail.com

RESUMO

As ligas de alumínio apresentam grande potencial para serem utilizadas, principalmente pela sua elevada condutividade elétrica, baixo peso específico, além de sua razoável resistência mecânica. Em vista disso, o presente trabalho propõe caracterizar o comportamento mecânico, elétrico e estrutural em corpos de prova deformados (fios com diâmetro de 3mm) e não deformados (corpos de prova com diâmetro de 14,4 mm), objetivando determinar a influência do ferro na liga Al-0,25%Cu-0,7%Si-1,0%Mg modificada com [0,2-0,5]% Fe e solidificadas em molde metálico tipo "U". Tendo como foco a aplicação na fabricação de fios e cabos para reparos de cabos elétricos em linhões danificados e para ligações elétricas. Observou-se que a inserção dos elementos Cu, Si, Mg na liga de Al-Fe, minimiza o desempenho do ferro em refinar os grãos na estrutura, por sua vez, a micro dureza da estrutura fica mais elevada com o aumento do teor de ferro. Em relação à condutividade elétrica das ligas como deformadas o resultado foi relativamente bem próximos, isso justifica a influência de quanto mais ferro na liga a diferença de perda é bem pequena, sendo que os demais elementos contribuíram para tal resultado no caso da liga estudada.

Palavras-Chave: Alumínio, Ferro, Caracterização.

ABSTRACT

Aluminum alloys have great potential to be used, mainly due to their high electrical conductivity, low specific weight, in addition to their reasonable mechanical resistance. In view of this, the present work proposes to characterize the mechanical, electrical and structural behavior in deformed specimens (3mm diameter wires) and non-deformed specimens (14.4 mm diameter specimens), aiming to determine the influence of iron in the Al-0.25% Cu-0.7% Si-1.0% Mg alloy modified with [0.2-0.5]% Fe and solidified in a "U" type metal mold. Focusing on the application in the manufacture of wires and cables for repairing electrical cables in damaged lines and for electrical connections. It was observed that the insertion of the elements Cu, Si, Mg in the Al-Fe alloy, minimizes the performance of the iron in refining the grains in the structure, in turn, the micro hardness of the structure becomes higher with the increase of the content of iron. Regarding the electrical conductivity of the alloys as deformed, the result was relatively close, this justifies the influence of the more iron in the alloy, the difference in loss is very small, and the other elements contributed to this result in the case of the studied alloy.

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Keywords: Aluminum, Iron, Characterization.

1 INTRODUÇÃO

A alta condutibilidade térmica e elétrica do alumínio favorece sua utilização em cabos e fios, na transmissão e distribuição de energia. O programa de eletrificação rural do Governo Federal, chamado Luz para Todos e que já beneficiou cerca de 12 milhões de brasileiros, foi, por exemplo, um propulsor do aumento do consumo de alumínio nos últimos anos (CNI, 2012).

Em vista da acentuada expansão do consumo de energia elétrica a cada ano, estudos para o desenvolvimento de novos materiais capazes de aperfeiçoar condutores elétricos de alta e de baixa tensão, são de suma importância para que o transporte da energia elétrica torne-se cada vez mais eficiente e de qualidade.

Nesse contexto, as ligas de alumínio se mostram com grande potencial para serem utilizadas principalmente pela sua elevada condutividade elétrica, baixo peso específico, além de sua razoável resistência mecânica. Baseado nestes fatos o presente trabalho propõe estudar o efeito do elemento de liga Ferro, nos teores de [0,2 e 0,5]%Fe, sobre o comportamento estrutural, elétrico e mecânico da liga Al-0,25%Cu-0,7%Si-1%Mg, equivalente a liga 6061, solidificada em molde tipo "U". A pesquisa foi realizada no laboratório do grupo de pesquisa de materiais da Universidade Federal do Pará (GPEMAT/FEM/ITEC/UFPA).

1.1 OBJETIVOS

O presente trabalho tem como objetivo geral avaliar o comportamento estrutural, elétrico e mecânico da liga Al-0,25% Cu-0,7% Si-1% Mg, equivalente a liga 6061, modificada com os teores de [0,2 e 0,5]% Fe, como fundida e como deformada, solidificadas em molde metálico tipo "U“.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

As ligas metálicas podem ser classificadas basicamente em dois tipos; ferrosas e não ferrosas. As ligas ferrosas são aquelas onde o principal constituinte (solvente) é o ferro, as ligas que não possuem o ferro como seu constituinte principal, são chamadas não ferrosas, como por exemplo, as ligas de cobre, as ligas de magnésio, as ligas de titânio e as ligas de alumínio, sendo esta última o embasamento deste trabalho.

Excepcional combinação de propriedades faz do alumínio um dos mais versáteis materiais utilizados na indústria de bens de consumo, nos transportes, na construção civil, no ramo de embalagens, na elétrica, na arquitetura entre outras. Suas principais características são: seu peso específico que é de cerca de 2,70 g/cm³, aproximadamente 35% do peso do aço e 30% do peso do cobre; ponto de fusão de 660°C; condutividade elétrica de 62% da IACS (International Annealed

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As adições de elementos de liga são importantes nas ligas de fundição devido à melhoria de suas características, tais como aumento da fluidez e redução da fragilidade à quente e também, devido a melhoria da resistência a corrosão, usinabilidade e soldabilidade. A busca por aprimoramentos de propriedades culminou no desenvolvimento de inúmeras ligas com as mais diversas combinações de elementos (GARCIA, 2007).

O cobre melhora substancialmente a resistência mecânica e dureza do alumínio nas condições como fundido e tratado termicamente. Ligas contendo de [4 a 5,5]%Cu respondem mais fortemente a tratamentos térmicos e demonstram propriedades de fundição relativamente melhores. O cobre geralmente reduz a resistência à corrosão e em composições específicas aumenta a suscetibilidade à corrosão conjugada à tensão no alumínio (KAUFMAN; ROOY, 2004).

O ferro é usado em condutores elétricos com o objetivo de refinar o grão e consequentemente aumentar a resistência mecânica da liga e melhorar moderadamente suas características de fluência a altas temperaturas (ASM INTERNATIONAL, 1998).

O silício é um dos elementos mais utilizados comercialmente nas ligas de fundição, além de oferecer excelentes características para a fundição. De acordo com Fernandez (2011), o teor de 0,7%Si apresenta resultados mais satisfatórios no que diz respeito ao limite de resistência a tração (LRT), boa suscetibilidade ao encruamento e à trabalhabilidade da liga. Em teores mais elevados em presença do Fe pode prejudicar esta propriedade.

Além do ganho em resistência mecânica, o magnésio permite a essas ligas manterem um elevado nível de ductilidade, assim como excelente resistência à corrosão e soldabilidade [Hatch, 1990].

Ligas da série 6xxx contêm silício e magnésio aproximadamente nas proporções requeridas para a formação do silicato de magnésio (Mg2Si), assim tornando-as tratáveis termicamente. Apesar

de não ser tão resistente quanto as ligas das séries 2xxx e 7xxx, ligas da série 6xxx tem boa conformabilidade, soldabilidade, usinabilidade e resistência a corrosão, com média resistência mecânica (METALS HANDBOOK, 1992).

3 MATERIAIS E MÉTODOS

As ligas foram confeccionadas por fundição direta no laboratório de metalografia e tratamento térmico, sob a responsabilidade do grupo de pesquisa GPEMAT/FEM/ITEC/UFPA, a partir do alumínio comercialmente puro ou Alumínio Eletro Condutor (Al - EC). Sua preparação foi realizada ajustando-se as composições dos elementos para se alcançar 0,25%Cu;0,7%Si; 1.0%Mg e a faixa de [0,2 e 0,5]%Fe, sendo todos percentuais em peso.

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3.1 PREPARAÇÃO DO MATERIAL, FUNDIÇÃO E SOLIDIFICAÇÃO

O processo de fundição é iniciado com o corte dos lingotes de alumínio (cedidos pela empresa ALUBAR METAIS E CABOS S/A) e outros elementos para compor a liga. Após a pesagem, as massas dos materiais são introduzidas em um cadinho de carbeto de silício de 3,5L, o qual é pintado internamente com solução de caulim para evitar a aderência dos metais com as suas paredes internas durante a fundição e pré-aquecimento a 250°C durante vinte minutos para eliminar a umidade.

Após a preparação do cadinho são inseridas as massas dos elementos de base, após pesados. A fusão dos metais foi realizada em forno tipo MUFLA Figura 1(a) da marca BRASIMET, com temperatura de trabalho ajustada em 900°C, temperatura que garante a fusão completa dos metais. Após a constatação da fusão total do metal, o cadinho é retirado do forno e executa se a homogeneização do metal fundido, através de agitação manual, utilizando-se espátula de aço pintada com solução de caulim.

Posteriormente à homogeneização, faz-se a injeção de gás inerte (argônio) para remover gases e impurezas com baixa densidade, formando na superfície do banho, a camada de escória, Figura1(b).

Figura 1- (a) forno utilizado na preparação das ligas e (b) injeção de argônio.

Fonte: Acervo GPEMAT, 2018.

Após a retirada da amostra para análise química (amostra testemunho), é introduzido um termopar no cadinho com o intuito de verificar a temperatura do metal, até que se atinja o valor de temperatura com o superaquecimento de 10% acima da temperatura liquidus para cada liga, faixa de temperatura prevista para a realização do vazamento.

Esse processo de fundição foi realizado da mesma forma por três vezes, visto que, em cada vazamento adicionava-se na mesma liga base Al-0,25%Cu-0,7%Si-1%Mg, o teor de 0,2%Fe na primeira fundição e 0,5%Fe na segunda fundição. Adotando o sistema operacional para a solidificação das ligas o molde metálico em forma de "U".

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Com a amostra testemunho faz-se a análise química para confirmar as composições finais dos elementos ligantes apresentando seus valores de porcentagem em peso, este procedimento foi realizado através do espectrômetro de óptico mostrado, marca Brucker, modelo Q4 Tasman, Figura2.

Figura 2 - (a) Amostra testemunho (b) Espectrômetro óptico de massa (c) Amostra após análise química.

Fonte: OHANA, 2017.

3.3 PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA

Após a solidificação direta em coquilha metálica em formato de "U", as peças foram desmoldadas em seguida foram retiradas amostras para realizar a caracterização macroestrutural.

Os perfis obtidos foram separados em dois grupos: grupo 1 com deformação e grupo 2 sem deformação. Os perfis do grupo 1 foram usinados do diâmetro de 22 mm para o de 18,5 mm e em seguida deformados por laminação a frio, em laminador elétrico duo reversível conforme imagem na Figura 3 e em detalhe o cilindro de laminação, para se atingir um fio de diâmetro de 3,0 mm. Nos fios obtidos foram realizados os ensaios de condutividade elétrica e tração.

Figura 3 - (a) Laminadores utilizados na deformação plástica do material; (b) e (c) detalhes dos canais de laminação.

Fonte: OHANA, 2017.

Os perfis do grupo 2, como fundidos, foram usinados do diâmetro de 22 mm para o de 14,5 mm e submetidos ao ensaio de tração.

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3.4 CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA

Para a aferição das propriedades elétricas, dos corpos de provas como deformados, adotou-se como referência a NBR-6814/85, que descreve o método de medição de resistividade elétrica do condutor em corrente contínua, para fios e cabos elétricos. Para realização do ensaio utilizou-se uma ponte de kelvin MEGABRÁS modelo MPK-2000, ilustrada na Figura 4.

Figura 4 - Fotos do conjunto componentes da ponte de Kelvin utilizada para medir a resistência elétrica.

As resistências elétricas dos fios foram medidas a uma temperatura não inferior a 10°C nem superior a 30°C e corrigida para a temperatura de 20°C como a norma NBR 5118 recomenda.

3.5 CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA

Nesta etapa a caracterização mecânica dos materiais aplicada aos corpos de prova, utilizou-se dois equipamentos para o ensaio de tração. Primeiramente, para os CPs como estrutura bruta de fusão (sem deformação) de diâmetro 14,5 mm foram usinados 3 (três) corpos de prova com o objetivo de obter dados médios como respostas das propriedades mecânicas do material. O ensaio foi realizado na velocidade de 0,5 mm/min, na máquina de ensaios universal servopulser shimadzu de modelo EHF-EM100KN-20L, a qual possui capacidade máxima de carregamento de 100 kN, Figura 5 (a).

Em sequência, o ensaio de tração aplicado aos CPs laminados com diâmetro de 3 mm (com deformação) utilizou a máquina de ensaio universal, do fabricante Kratos, modelo KE 3000MP, Figura 5 (b), sendo que para cada tipo de corpo de prova obedece a norma técnica específica: i) para o fundido, às dimensões obedece a norma ASTM E8M – 95, ii) laminados e trefilados, obedecendo à norma NBR 6810 e NBR ISO 6892/02, para Fios e Cabos Elétricos. Foi respeitado as distâncias entre garras de 150 mm. Assim, o ensaio foi realizado com amostras de 200 mm de comprimento confeccionadas para cada corpo de prova. Os resultados são adquiridos fazendo a média da quantidade de amostras ensaiadas.

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Figura 55 - Ensaio de tração Modelo Servopulser e (b) Modelo Kratos com célula de carga de 500 e 3000 Kgf.

Findado o ensaio as bases das fraturas são lixadas em politriz elétrica, Figura 6 (a) para torná-las regulares, o que facilitara a fixação nos spots do MEV. A Figura 6 (b) mostra o limpador ultrassônico com tanque em aço modelo METASOM – 14, usado para limpeza das amostras das regiões de fratura resultantes do ensaio de tração, por meio de aplicação de ondas ultrassônicas agindo sobre uma solução de limpeza [Álcool].

Figura 6 - (A) Politriz elétrica e (B) Ultrassom modelo METASOM – 14.

3.6 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DAS LIGAS

A microestrutura das ligas é obtida em corpos de prova resultantes do ensaio de tração, tanto da liga sem deformação, quanto a com deformação (Fio). A Figura 7 mostra a imagem do Microscópio eletrônico de Varredura (MEV) utilizado para capturar imagens e melhor analisar

b)

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aspectos na topografia das fraturas. Da mesma forma, foi observada a distribuição dos elementos contidos na liga pela análise de espectrometria de energia dispersiva de raios x - EDS.

Figura 7 - Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV).

Fonte: Arquivo pessoal.

4 RESULTADOS E DISSCUSSÕES

4.1 ANÁLISE QUÍMICA

Após a fundição das ligas, foram obtidos os resultados das composições químicas dos materiais produzidos, conforme apresentado na Tabela 1, indicando que todos os procedimentos de cálculo estequiométrico foram realizados de forma correta, dada a comprovação por análise em espectrômetro óptico. Portanto, as composições químicas obtidas estão de acordo com o escopo deste trabalho. A composição química é referente às ligas Al - 0,2% Fe e Al - 0,5% Fe.

Tabela 1 - Composição das ligas com variação em massa de Ferro.

Ligas

Elementos (em % de peso)

Fe Cu Si Mg

6061 0,7 0,15-0,4 0,4-0,8 0,8-1,2

Al-Cu-Si-Mg-0,2%Fe 0,211 0,247 0,759 1,046

Al-Cu-Si-Mg-0,5%Fe 0,532 0,231 0,751 1,037

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4.2 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DAS LIGAS SEM DEFORMAÇÃO (SD)

Foi realizada a microanálise via EDS pontual sobre a superfície dos CPs de cada liga para determinação da composição química de cada elemento encontrado, o resultado obtido é apresentado nas tabelas e figuras, via microscópio eletrônico de varredura (MEV) apresentado nos subitens a seguir.

4.2.1 Caracterização microestrutural da liga SD - 0,2% Fe

Ao se realizar a análise em EDS na liga com 0,2% Fe de forma pontual, na região demarcada como espectro 1 e espectro2 de sua microestrutura (Figura 8), foram determinadas a composição dos elementos encontrados que estão relacionados na Tabela 2.

Figura 8 - Micrografia via MEV destacando a região da análise de EDS pontual - liga com 0,2% Fe.

Ao se verificar a microestrutura da Figura 8 percebe-se que alguns contornos de grãos concentram parcialmente o constituinte eutético, e pode ser visualizado na cor branca da região analisada via MEV. Percebem-se ainda alguns poucos contornos mais aglomerados destacando ainda mais na estrutura o constituinte eutético formado durante a solidificação.

A análise pontual via EDS (Figura 9) forneceu a composição química encontrada para os elementos Al-Fe-Cu-Si-Mg detectados no espectro 1 e quanto a região da matriz o espectro 2 descreve a composição química encontrada do Al-Mg detectados, conforme tabela 2.

Espectro 2

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Figura 9 – Região da análise de EDS pontual realizado na liga com 0,2% Fe.

Tabela 2 - Composição química encontrada no EDS. Espectro 1 Elemento de liga Fe Si Mg Cu Al Composição química (%p) 28,08 2,01 0,7 0,72 64,99 Espectro 2 Elemento de liga Fe Si Mg Cu Al Composição química (%p) - - 1,09 - 91,06

4.2.2 Caracterização micro estrutural da liga SD - 0,5% Fe

Foi realizada a análise de EDS na liga com 0,5% Fe (Figura 10) de forma pontual no ponto demarcado na sua microestrutura para determinação da composição química e os elementos encontrados estão relacionados na Tabela 3.

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Figura 10– Micrografia via MEV destacando a região da análise de EDS pontual - liga com 0,5% Fe.

Destacasse ao verificar a microestrutura da Figura 10 alguns contornos de grãos mais definidos pela presença do constituinte eutético, diferente da microestrutura da liga com 0,2% Fe, não foram observadas regiões com contornos de grãos mais adensados. E sim contornos de grãos melhor alinhados, ou seja, o constituinte eutético presente de forma mais homogênea na matriz.

A análise pontual via EDS (Figura 11) forneceu a composição química encontra no espectro 1 na matriz onde detectou a presença de 2,68% de O, além do Alumínio e no espectro 2 os elementos Al-Fe-Cu-Si-O detectados na região do eutético, conforme tabela 3.

Figura 11 – Região da análise de EDS pontual realizado na liga com 0,5% Fe.

Espectro 1 Espectro 2

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Tabela 3 - Composição química encontrada no EDS. Espectro 1 Elemento de liga Fe Si Mg Cu Al O Composição química (%p) - - - - 97,32 2,68 Espectro 2 Elemento de liga Fe Si Mg Cu Al O Composição química (%p) 19,74 6,17 - 2,26 69,28 2,55 Fonte: Arquivo pessoal.

4.3 CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA, MECÂNICA E ESTRUTURAL DAS LIGAS COMO DEFORMADAS (LAMINADAS)

As ligas [Al-Cu-Si-Mg-0,2%Fe] e [Al-Cu-Si-Mg-0,5% Fe], em estudo passaram por processo de caracterização elétrica através do ensaio de resistência elétrica. Os resultados de resistência elétrica foram convertidos em condutividade elétrica como procedimento descrito no item 3.4. Os resultados são mostrados no gráfico da figura 13.

Figura 13 - Gráfico da condutividade elétrica das ligas [0,2 e 0,5]% Fe como deformadas.

0,2% Fe 0,5% Fe 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 Ligas C on du tivi da de e lé tri ca (% IAC S)

Al-0,25% Cu-0,2% Fe-1% Si-1% Mg Al-0,25% Cu-0,5% Fe-1% Si-1% Mg

Os resultados de condutividade elétrica das ligas demonstraram ser bem próximos, pois a liga Mg-0,2%Fe] obteve condutividade de aproximadamente 52% IACS e a liga [Al-Cu-Si-Mg-0,5%Fe] de aproximadamente 51% IACS. Esse resultado condiz com a caracterização mecânica em que os resultados de tensão e deformação também foram bem aproximados. Observa-se que a liga

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com 0,2%Fe que obteve maior condutividade, foi a que obteve menor tensão e a liga com 0,5%Fe que obteve menor condutividade, foi a que apresentou demanda um pouco maior de tensão.

Quanto à caracterização mecânica, as duas ligas que responderam ao processo de deformação, por laminação a frio, apresentaram consideráveis ganhos de resistência mecânica em relação às ligas como fundidas, Figura 12.

Observou-se que as duas ligas deformadas, responderam quase que, de forma semelhante quando submetidas a esforço no ensaio de tração vs. deformação. Também, não foram observados presença do fenômeno Portevin - Le Chatelier nas curvas durante o ensaio. Esse bom desempenho das ligas como deformadas, possivelmente deva ter relação com o encruamento sofrido pelo material durante a deformação mecânica, ocasionando aumento de sua tensão. Fato destacado pela ABAL (2018), a qual descreve que a deformação a frio confere encruamento ao alumínio. Aumenta os limites de resistência à tração e ao escoamento, com diminuição do alongamento. Esse procedimento produz metal com bom acabamento superficial e preciso controle dimensional.

Figura 12- (a) Gráfico das curvas Tensão x Deformação das ligas [0,2 e 0,5]% Fe como deformadas, diâmetro do fio 3mm e (b) Gráfico da condutividade elétrica das ligas como deformadas.

Por sua vez o efeito estrutural conhecido como recuperação dinâmica (a palavra dinâmica refere-se ao fato de que o processo ocorre durante a deformação) tenha provocado rearranjo das discordâncias, sem eliminar as barreiras, nesse caso provocados pelo constituinte eutético na estrutura, inibindo o fenômeno de Portevin - Le Chatelier. E dessa forma o material revelou seu verdadeiro desempenho.

Após o ensaio de tração nas ligas [Al-Cu-Si-Mg-0,2% Fe] e [Al-Cu-Si-Mg-0,5% Fe], as superfícies fraturadas foram observadas via MEV, conforme a Figura 14 a seguir.

0 1 2 3 4 5 6 0 100 200 300 400 500 Ten sã o Re al (MP a) Deformação Real 3,00 mm diâmetro do fio

Al-0,25% Cu-0,5% Fe-1% Si-1% Mg Al-0,25% Cu-0,2% Fe-1% Si-1% Mg

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Figura 14 - Fractografia das ligas como deformadas após o ensaio de tração.

Pode-se constatar que diferentemente das fraturas dos CPs como fundido, fratura frágil, os CPs das ligas como deformadas apresentam micro cavidades na topografia das fraturas, característico de fraturas dúctil. Possivelmente, essa propriedade de ductilidade adquirida pelo material, tenha relação com a recuperação atuante durante o processo de deformação.

5 CONCLUSÕES

Avaliar o comportamento macroestrutural das ligas como fundidas.

A inserção dos elementos Cu, Si, Mg na liga de Al-Fe, minimiza o desempenho do ferro em refinar os grãos na estrutura.

Caracterizar o comportamento estrutural das ligas como fundidas e como deformadas.

As ligas como fundida [0,2 e 0,5]%Fe, se permitiram a deformação, apresentando características de fraturas dúcteis, após o ensaio de tensão vs, deformação.

Corelacionar o comportamento mecânico das ligas como fundidas e como deformadas.

As ligas como fundidas não apresentaram bom desempenho mecânico, por tanto possuem baixa trabalhabilidade. Porém as ligas ao passarem por deformação mecânica, por encruamento, performaram bem, quando submetidas ao ensaio de tração vs. deformação. Indicando assim que essas ligas podem ser usadas quando submetidas a alguma transformação com a finalidade de se obter ganhos e aumentar a eficiência de suas propriedades.

Avaliar o comportamento elétrico das ligas no fio à 3 mm.

0,5% Fe 0,2% Fe

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O resultado de condutividade elétrica para ambas as ligas é relativamente bem próximo, isso justifica a influência de quanto mais ferro na liga a diferença de perda é pequena. Sendo que os demais elementos Cu, Si e Mg contribuíram para tal resultado.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Laboratório de Engenharia Mecânica (LABEM), ao Campus de Pesquisa - Museu Paraense Emílio Goeldi, ao GPEMAT, à ALUBAR e à Universidade Federal do Pará.

REFERÊNCIAS

ABAL. Associação Brasileira do Alumínio. Disponível em: http://abal.org.br/aluminio/caracteristicas-quimicas-e-fisicas/. Acesso em: 22 ago. 2018.

AMERICAN SOCIETY FOR METALS (ASM INTERNATIONAL), Aluminum and Aluminum

alloys. v. 4. American Society for Metals - ASM Handbook, 1998.

ASM METALS HANDBOOK – Alloy Phase Diagrams, Vol. 03x21, 10ª Edition, 1992. 1741p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT NBR 5118). Fios de alumínio 1350 nus, de seção circular, para fins elétricos. Rio de Janeiro, ago. 2007.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT NBR 5285)– “Fios de alumínio-liga, nus, de seção circular, para fins elétricos”, Rio de Janeiro, Nov. 1985.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT NBR 6810). Fios e cabos elétricos – Tração à ruptura em componentes metálicos. Rio de Janeiro, ago. 1981.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT NBR 6892). Materiais Metálicos – Ensaio de tração à temperatura ambiente. Rio de Janeiro, ago. 2002.

CNI. Confederação Nacional da Indústria. A sustentabilidade da indústria brasileira do alumínio. Associação Brasileira do Alumínio. Brasilia: CNI, 2012. Disponível em:

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http://arquivos.portaldaindustria.com.br/app/conteudo_24/2012/09/03/191/20121122181146586007 o.pdf . Acesso em: 22 ago. 2019.

FERNANDEZ, H. J. L. Influência do teor de soluto na molhabilidade e características

estruturais correlacionadas com propriedades mecânicas e elétricas de fios e cabos para transmissão e distribuição de energia nas ligas Al-EC-0,7%Si[0,05%; 0,15%]Ti. Dissertação de

mestrado – Universidade Federal do Pará, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Belém, 2011.

GARCIA, A. Solidificação: Fundamentos e aplicações. Campinas: 2ª Ed. Unicamp, 2007.

HATCH, J.E. Aluminum: Properties and Physical Metallurgy, ASM, Metals Park, USA, 1990.

KAUFMAN, J. G.; ROOY, E. L. Aluminium alloy casting: properties, process and applications. ASM International – Metalspark, 2004.