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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Caracterização da microestrutura de solidificação da Liga Eutética Sn-Mg para soldagem e correlação com propriedades mecânicas
Title Alternative: Characterization of solidification microstructures of the Sn-Mg eutectic welding alloy and correlation with mechanical properties
Author: Cruz, Clarissa Barros da, 1991-
Advisor: Cheung, Noé, 1974-
Abstract: Resumo: A busca por soluções viáveis para a substituição das clássicas ligas Sn-Pb utilizadas em procedimentos de soldagem conduziu ao estudo da solidificação da liga eutética do sistema Sn-Mg, uma vez que esta enquadra-se, a priori, como uma possível candidata à aplicação industrial. A liga foi submetida à solidificação unidirecional, na direção vertical e sentido ascendente, sob condições transitórias de fluxo de calor utilizando-se três tipos de substratos refrigerados à água, sendo dois deles comumente aplicados na indústria eletrônica: Cu, Ni e adicionalmente um em aço AISI 1020. O desenvolvimento de uma abordagem teórico-experimental determinou quantitativamente as variáveis térmicas, tais como velocidade de deslocamento da frente de solidificação (VE) e taxas de resfriamento (T'). Para a obtenção dos perfis térmicos teóricos aplicou-se um modelo numérico de transferência de calor unidirecional já desenvolvido previamente no Grupo de Pesquisas em Solidificação - GPS. Um mecanismo de busca automática por meio do confronto entre os perfis térmicos experimentais e teóricos foi utilizado para a determinação dos perfis de coeficiente de transferência de calor na interface metal/molde para cada um dos diferentes substratos utilizados neste trabalho, com o intuito de verificar a tendência de molhabilidade da liga sobre cada tipo de substrato. As microestruturas de solidificação foram caracterizadas por meio de técnicas metalográficas, apresentando a morfologia de um eutético fibroso. Os espaçamentos interfásicos (?G) foram medidos ao longo dos lingotes e correlacionados com as variáveis térmicas, microdureza e propriedades mecânicas obtidas por ensaios de tração. Leis experimentais na forma de potência com expoentes -0,55 e -1,1 relacionando ?G como função da taxa de resfriamento e velocidade de deslocamento da isoterma eutética, respectivamente, foram propostas para representar o crescimento eutético em condições transitórias de fluxo de calor. Equações tipo Hall-Petch foram propostas relacionando Microdureza, Limite de Resistência à Tração e Tensão de Escoamento com ?G. Adicionalmente, analisou-se a interação metalúrgica entre a liga com três substratos por meio das técnicas de caracterização: Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios X e Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios

Abstract: The pursuit for feasible solutions replacing the traditional Sn-Pb alloys used in soldering procedures has led to the study of the Sn-Mg eutectic alloy solidification, as a possible candidate to industrial application. The alloy was submitted to vertical, upward and unidirectional solidification under transient heat flow regime. Three kinds of water-cooled substrates have been used to solidify the alloy, being two of them commonly applied in the electronic industry: Cu, Ni and additionally, AISI 1020 steel. The development of a theoretical-experimental approach determined the thermal variables, such as growth velocity (VE) and cooling rate (T ?). The theoretical thermal profiles were obtained through simulations of a heat transfer numerical model previously developed in the Solidification Research Group (GPS). An automatic search mechanism based on the comparison between experimental and theoretical thermal profiles was used to determine the metal/mold interface heat transfer profile, which indicates the tendency of alloy wettability in each type of substrate. The solidification microstructure presenting lamellae eutectic morphology was observed through metallographic techniques. The interphase spacings (?G) were measured along the ingots and correlated with thermal variables, micro-hardness and mechanical properties which were obtained by tensile tests. Power laws with 0.55 and -1.1 exponents expressing ?G as a function of (T ?) and VE, respectively, were found to better represent the eutectic growth under transient heat flow conditions. Hall¿Petch equations are proposed relating micro hardness, Ultimate Tensile Strength, and Yield Tensile Strength to ?G. In addition, the metallurgical interaction between the alloy and the three kinds of substrate was analyzed by characterization techniques: Scanning Eletron Microscope, X-Ray Diffraction and Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy
Subject: Solidificação
Microestrutura
Ligas euteticas - Propriedades mecânicas
Compostos intermetálicos
Editor: [s.n.]
Citation: CRUZ, Clarissa Barros da. Caracterização da microestrutura de solidificação da Liga Eutética Sn-Mg para soldagem e correlação com propriedades mecânicas. 2016. 1 recurso online ( 138 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/304925. Acesso em: 19 mar. 2020.
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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