Influence of thermal parameters on the dendritic arm spacing and the microhardness of Al-5.5wt.%Sn alloy directionally solidified

As ligas Al-Sn são amplamente utilizados em aplicações tribológicas. Nesse estudo, análises térmica, microestrutural e dureza (HV) foram realizadas ao longo de um lingote da liga Al-5,5%Sn, obtido por solidificação direcional horizontal transitória. Os principais parâmetros analisados incluem a velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (V_L) e a taxa de resfriamento (T_R). Esses parâmetros térmicos desempenham um papel fundamental na formação da microestrutura. A microestrutura dendrítica foi caracterizada através dos espaçamentos dentríticos primários (λ₁), os quais foram determinados, experimentalmente, e correlacionados com V_L, e T_R. O comportamento apresentado pela liga Al- 5,5% Sn, durante a solidificação,é semelhante ao de outras ligas de alumínio, isto é, observa-se rede dendrítica mais grosseira com a diminuição da taxa de resfriamento, indicando que a imiscibilidade entre o alumínio e estanho não tem um efeito significativo sobre o relação entre o espaçamento dendrítico primário e taxa de resfriamento. A dependência da microdureza em V_L, T_R e no λ₁ foi também analisada. Verificaram-se menores valores de HV para maiores T_R. Por outro lado, os valores HV aumentam com valores crescentes de λ₁.

ABSTRACT: Al-Sn alloys are widely used in tribological applications. In this study, thermal, microstructural and microhardness (HV) analysis were carried out with an Al-5.5wt.%Sn alloy ingot produced by horizontal directional transient solidification. The main parameters analyzed include the growth rate (V_L) and cooling rate (T_R).These thermal parameters play a key role in the microstructural formation. The dendritic microstructure has been characterized by primary dendritic arm spacing (λ₁) which was experimentally determined and correlated with V_L, and T_R. The behavior presented by the Al-5.5wt.%Sn alloy during solidification was similar to that of other aluminum alloys, i.e., the dendritic network became coarser with decreasing cooling rates, indicating that the immiscibility between aluminum and tin does not have a significant effect on the relationship between primary dendritic arm spacing and the cooling rate. The dependence of the microhardness on V_L, T_R and λ₁ was also analyzed. It was found that for increasing values of T_R, the values of HV decrease. On the other hand, the values of HV increase with increasing values of λ₁.