Show simple item record

dc.contributor.authorSantos Junior, Carlos Eduardo dos
dc.date.accessioned2022-04-05T10:31:56Z
dc.date.available2022-04-05T10:31:56Z
dc.date.issued2021-11-18
dc.identifier.citationSANTOS JUNIOR, Carlos Eduardo dos. Overview of Al-Si alloys for additive manufacturing and prospects. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15801.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15801
dc.description.abstractAdditive manufacturing (AM) has emerged in recent years for enabling the generation of parts with highly complex geometries. Due to the nature of the AM process, which causes alloys to experience a complex thermal history during processing, there is a need to develop alloys that are suitable for this process. Al-Si alloys were widely used in many industries, such as automotive and aerospace, being of great interest for their excellent mechanical properties, processability and low density. Over the last years, several studies have reported suitable results Al-Si based alloys processed by AM. However, some Al-Si alloys compositions need to be further investigated, encompassing the effects of alloying elements on the properties of interest as well microstructural features, especially on the eutectic silicon size/morphology and growth of other secondary phases. This study evaluated the main Al-Si alloys that are highlighted for AM processes, as well as used alloying elements and new options for chemistries that would be suitably employed. The main AM techniques are discussed, pointing out their advantages and the challenges according to the inherent characteristics of the process. Alloying elements were evaluated considering their impact on Si morphology and mechanical properties on produced parts.. Among the evaluated elements, Ni and Zn additions proved to be effective in increasing the mechanical strength of the analyzed alloys. Zr and rare earths such as Sc and Ce demonstrated efficiency as refining agents for Si morphology, which also enhances the alloys properties. Two heat treatments showed to be effective, T6 and T73, aging and two-stage aging, respectively. Both treatments increased the hardness of treated alloys, however, more investigation appears to be needed. Evaluating all aspects, the most used alloy nowadays is the Al-Si10Mg due to its optimal properties if processed within a processing window having laser power ranging from 170 to 200 W and scanning speeds from 700 to 1400 mm/s. In sum, Ni, Zn, Zr and rare earth elements such as Sc and Ce demonstrated to be promising as alloying elements for the Al-Si alloys, being excellent topics for future investigations. Combining Sr with rare earths presented a great synergy in terms of microstructural refinement, being a suitable alternative for alternatives alloys to be developed.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoengeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectAl-Sipor
dc.subjectManufatura aditivapor
dc.subjectMicroadiçõespor
dc.subjectElementos de ligapor
dc.subjectAl-Si based alloyseng
dc.subjectAdditive manufacturingeng
dc.subjectMicroadditionseng
dc.subjectAlloying elementseng
dc.titleOverview of Al-Si alloys for additive manufacturing and prospectseng
dc.title.alternativePerspectiva de aplicação de ligas Al-Si para manufatura aditivapor
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1Spinelli, José Eduardo
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8882038118634925por
dc.description.resumoA manufatura aditiva (MA) ganhou espaço nos últimos anos por possibilitar a geração de peças com geometrias de alta complexidade. Devido à natureza do processo de MA, que faz as ligas experimentarem um complexo histórico térmico durante seu processamento, há a necessidade de desenvolver ligas que sejam adequadas ao processo. As ligas Al-Si são amplamente empregadas em diversos setores industriais, como o automotivo e aeroespacial, sendo de grande interesse por suas ótimas propriedades mecânicas e baixa densidade. Ao longo dos últimos anos diversos trabalhos reportaram bons resultados com ligas baseadas no sistema Al-Si em processos de manufatura aditiva. Entretanto, as algumas composições de ligas Al-Si ainda precisam ser estudadas mais profundamente em manufatura aditiva, envolvendo o efeito de elementos de liga em suas propriedades, e aspectos microestruturais, especialmente na morfologia do silício eutético e formação de outras fases secundárias. Este trabalho de conclusão de curso avaliou as principais ligas do sistema Al-Si que estão em destaque para processos de manufatura aditiva, assim como elementos de liga empregados e novas opções para a composição de ligas que se adequem melhor ao processo de MA. São discutidas as principais técnicas de manufatura aditiva, apontando quais as vantagens de cada uma e os desafios inerentes ao processo. Elementos de liga foram avaliados quanto as suas influências na morfologia do Si e nas propriedades mecânicas de peças produzidas por manufatura aditiva, e em comparação com outros processos. Dentre os elementos estudados, adições de Ni e Zn mostraram-se efetivas no aumento da durezas e resistência mecânicas das ligas avaliadas. Zr e terras raras como Sc e Ce apresentaram excelente influência como agentes refinadores da morfologia do Si, o que também eleva as propriedades da liga. Dois tratamentos térmicos se mostraram muito efetivos, T6 e T73, envelhecimento e envelhecimento em duas etapas, respectivamente. Ambos tratamentos elevaram as durezas das ligas tratadas, entretanto, mais investigação é necessária. Avaliando todos os aspectos, a liga mais utilizada atualmente é a Al-10%Si-Mg, que possui propriedades ótimas se processada dentro de uma janela de processamento com energia do laser variando de 170 a 200 W e velocidade de varredura de 700 a 1400 mm/s. Além disso, os elementos Ni, Zn, Zr e as terras raras Sc e Ce mostraram-se promissores como elementos de liga para o sistema Al-Si, sendo um excelente foco para estudos futuros mais aprofundados. A combinação de Sr com as terras raras apresentou uma ótima sinergia em termos de refinamento microestrutural, sendo uma boa alternativa para composição de ligas a serem aprimoradas.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.courseEngenharia de Materiais - EMapor


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Except where otherwise noted, this item's license is described as Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil