Resumo: A liga de alumínio ISO 355 apresenta excelentes características do ponto de vista termodinâmico para ser utilizada como matéria-prima para processos de reofundição e tixoconformação, como um bom equilíbrio entre a coexistência da fase primária alfa sólida em meio ao líquido com composição próxima ao eutético, nos processamentos no estado semissólido, o que viabiliza o controle do processo. Otimizar a microestrutura da matéria-prima é o passo seguinte para sistematizar este processamento. Para tanto, é necessário ter-se uma microestrutura a mais refinada possível, no entanto, o refino químico de grão de ligas de alumínio com alto teor de silício, como é o caso da liga ISO 355, é prejudicado. O refino de grão por cavitação por ultrassom (UST – Ultrasonic Melt Treatment) é visto como uma possível solução para esses casos. Assim, este trabalho apresenta dois objetivos: a) analisar os parâmetros de processo do UST quanto ao tipo de sonotrodo e tempo de tratamento para se alcançar o máximo refino de grão da matéria-prima e b) avaliar a tixoconformabilidade em termos microestruturais e reológicos para a liga ISO 355 na condição de máximo refino. Desta forma, amostras foram produzidas por fundição convencional (base de comparação) e submetidas ao UST por diferentes tempos e tipos de sonotrodo (aço e titânio). Os melhores resultados foram obtidos com 30 s de UST com um sonotrodo de aço, gerando bom refino do tamanho de grão (GS ~160 µm), baixo espaçamento dendrítico primário (?1 ~130 µm) e secundário (?2 ~20 µm), bem como baixa porosidade (0,4%). A liga ISO 355 também foi analisada quanto à estabilidade da microestrutura na faixa semissólida por meio de tratamentos térmicos de globularização e o consequente comportamento reológico. Para tanto, a liga foi aquecida até a temperatura de 595 ºC (fração líquida aproximada em 55%), sob taxa de aquecimento de 100 ºC/min, mantida por 0, 30, 60, 90 e 120 s e resfriada em água. Gerou-se GS ~110 µm, tamanho de glóbulo (GLS) ou ?1 ~80 µm. Nestas mesmas condições, o comportamento reológico foi investigado por meio de testes de compressão a quente para se determinar a tensão e a viscosidade em função da deformação gerando viscosidade aparente máxima na faixa 5*105 Pa.s. A caracterização da transição sólido-líquido também foi avaliada por meio da técnica de aquecimento in situ utilizando um microscópio confocal de varredura a laser. Por fim, as propriedades mecânicas do produto tixoconformado foram analisadas em termos de dureza (~80 HV), tração (YE ~100 MPa) e flexão (YE ~200 MPa). Os excelentes valores para as propriedades mecânicas justificam a utilização da liga em tixoconformação Ver menos

Abstract: The ISO 355 aluminum alloy has excellent thermodynamic properties for use as a raw material for rheocasting and thixoforming processes, due to a good balance between the existence of the solid alpha primary phase in the liquid with a composition like eutectic, in the semisolid state processing, which allows the process control. Optimizing the microstructure of the raw material is the next step to systematize this processing. To achieve this, it is necessary to have the most refined microstructure possible. The chemical refinement of aluminum alloys with high silicon content, as in the case of ISO 355 alloy, is impaired, however, grain refinement via Ultrasonic Melt Treatment (UST) is seen as a possible solution in these cases. This work presents two objectives: a) to analyze the UST process parameters regarding horn type and treatment time to achieve maximum grain refinement of the raw material and b) to evaluate the thixoformability in microstructural and rheological terms for ISO 355 alloy in the maximum grain refinement achieved. In this way, samples were produced by conventional casting (base of comparison) and submitted to UST by various times and horn type (steel and titanium). The best results were obtained after 30 sec of UST with a steel horn, generating a good refined grain size (GS ~160 ?m), low primary (?1 ~130 ?m) and secondary dendrite arm spacing (?2 ~20 ?m), as well as low porosity (0.4%). The ISO 355 alloy was also analyzed for the stability of the microstructure in the semisolid range through thermal treatments of globularization and the consequent rheological behavior. Therefore, the alloy was reheated up to the temperature of 595 ºC (approximate liquid fraction in 55%), under a heating rate of 100 ºC/min, and maintained for 0, 30, 60, 90 and 120 sec and cooled in water. The results were a grain size of ~110 ?m and a globule size (GLS) or ?1 ~80 ?m. Under these same conditions, the rheological behavior was investigated by hot compression tests to determine the stress and the viscosity as a function of the deformation, generating maximum apparent viscosity in the range 5*105 Pa.s. Characterization of the solid-liquid transition was performed by in situ observation technique using high-temperature confocal laser scanning microscopy. Finally, the mechanical properties of the thixoformed product were analyzed in terms of hardness (~80 HV), tension test (YE ~100 MPa) and bend test (YE ~200 MPa). The excellent values for the mechanical properties justify the usefulness of the alloy in thixoforming Ver menos