Produção de espumas de magnésio a partir da metalurgia do pó para utilização nas indústrias automobilísticas e aeronáuticas com a finalidade principal de redução de peso

1. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS
GERAIS
METODOLOGIA DA PESQUISA
Lucas Xavier Soares de Souza
Orientador: Profª. Drª. Ivete Peixoto Pinheiro
Coorientador: Prof. Dr. Sidney Nicodemos da Silva
Belo Horizonte
2016
Espuma de magnésio para aplicação nas
indústrias automobilística e aeronáutica

2. INTRODUÇÃO
2
Justificativa
• Redução de massa;
• Segurança;

3. INTRODUÇÃO
3
Objetivo
• Produção de espumas de magnésio a partir da
metalurgia do pó para utilização nas indústrias
automobilísticas e aeronáuticas com a finalidade
principal de redução de peso.

4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
4
Magnésio
• 2% da massa do planeta;
• baixa densidade: 1,74g/cm³;
• alta afinidade com o oxigênio

5. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
5
Espumas metálicas
• Baixa densidade relativa: baixa fração de sólidos;
A partir de pós
metálicos
A partir de metal
fundido
A partir de partículas
ionizadas
Processos de obtenção
de espumas metálicas
Fonte – Próprio autor.
Figura 1 – Processos de obtenção de espumas metálicas.

6. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
6
Espumas metálicas - aplicações
• Redução de peso em estruturas;
• Aumento de resistência mecânica
• Absorção de impacto;
• Controle de ruído;
• Isolação térmico;
• Biomateriais.
Fonte – BONALDI, 2012
Fonte – BONALDI, 2012
Figura 2 – (a) sistema de absorção de impacto, (b) tubos preenchidos.
Figura 3 – Chapas sanduíche.

7. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
7
Espumas metálicas - aplicações
Fonte – BONALDI, 2012
Fonte – BONALDI, 2012
Figura 4 – Estruturas preenchidas.
Figura 5 – Tubos após ensaio de compressão.

8. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
8
Metalurgia do pó – características:
• Produção a partir de pós do material base e de
agente expansor;
• Porosidade controlada;
• Peças em série;
• Peças com formato definitivo

9. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
9
Agentes expansores
• “Geradores de poros”
• Exemplos:
- Hidreto de Titânio (TiH2);
- Polimetilmetacrilato (PMMA);
- Ureia (CO(NH2)2);
- Bicarbonato de amônia (NH4HCO3);
- Cloreto de sódio (NaCl)

10. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
10
Metalurgia do pó - processo básico:
Mistura dos
pós
Processo de
compactação
Processo de
expansão
Resfriamento
natural
Figura 6 – Fluxo básico do processo de metalurgia do pó.
Fonte – Próprio autor.

11. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
11
Metalurgia do pó:
• Mistura dos pós:
- Garantir homogeneidade da espuma;

12. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
12
Metalurgia do pó:
• Processo de compactação:
- Quebra de camada de óxidos;
- Aprisionamento do agente expansor;
- Interligação inicial entre os pós do metal

13. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
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Metalurgia do pó:
• Processo de expansão:
- Decomposição do agente expansor;
- Formação da estrutura em forma de espuma

14. MATERIAIS E MÉTODOS
14
Desenvolvimento do trabalho
Fonte – Próprio autor.
Figura 7 – Fluxograma de desenvolvimento do trabalho.

15. MATERIAIS E MÉTODOS
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Materiais
• Magnésio em pó;
• Agente expansor em pó;

16. MATERIAIS E MÉTODOS
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Processo de compactação
• Pressão uniaxial:
- Compactação dos pós em um molde.
- Após a compactação, preparação das amostrar para
serem expandidas.

17. MATERIAIS E MÉTODOS
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Processo de expansão
• Temperatura para expansão:
- 100K acima da temperatura de fusão de cada liga;
• Atmosfera inerte:
- Argônio;
• Variáveis:
- Tempo;
- Pressão;

18. MATERIAIS E MÉTODOS
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Avaliação de estrutura e propriedades
• TGA para avaliação da decomposição do agente
expansor;
• Microscopia óptica e eletrônica de varredura;
• Ensaios de compressão e flexão;
• Densidade avaliada pelo princípio de Arquimedes.

19. RESULTADOS ESPERADOS
19
• Resistência mecânica específica superior à do
magnésio sólido e de espumas de alumínio.

20. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
20
ASKELAND, D. R.; WRIGHT, W. J. Ciência e engenharia dos materiais. 2. ed. brasileira.
São Paulo: Cengage Learning, 2015. 648 p.
BI, Y; ZHENG; LI, Y. Microstructure and mechanical properties of sintered porous
magnesium using polymethyl methacrylate as the space holder. Material letters, v.
161, p.583-586, Jul. 2015.
BONALDI, P. O. Obtenção de espuma de alumínio através do processo de metalurgia
do pó e propriedades mecânicas de estrutura sanduíche. 2012. Tese (Doutorado) –
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2012.
CALLISTER, W. D.; RETHWISCH, D. G. Materials science and engineering: an
introduction. 8. ed. Danvers: John Wiley & Sons, 2009. 885 p.
ČAPEK, J.; VOJTĚCH, D. Properties of porous magnesium prepared by powder
metallurgy. Materials science and engineering C, v. 33, p.564-569, Apr. 2012.

21. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
21
CHIAVERINI, Vicente. Metalurgia do pó. 4. ed., São Paulo: Associação Brasileira de
Metalurgia e Materiais, 2001. 326 p.
DUARTE, I. M. A. Espumas metálicas: processo de fabricação, caracterização e
simulação numérica. 2005. Dissertação (Mestrado) – Faculdade de Engenharia da
Universidade do Porto, Porto, 2005.
KANAHASHI, H. et al. Experimental study for the improvement of crashworthiness in
AZ91 magnesium foam controlling its microstructure. Materials Science and
Engineering, v. 308, p.283-287, Jun. 2001.
NEU, T. R. et al. Magnesium and magnesium alloy foams. In: INTERNATIONAL
CONFERENCE ON POROUS METALS AND METALLIC FOAMS, 7., 2011, Busan, Korea.
Proceedings... Busan, Korea: [S.I.], 2011. p. 133-140.