BR112020010736A2

BR112020010736A2 - composição de liga de metal em pó para inserção de metal em pó sinterizado para fundição de alumínio

Info

Publication number: BR112020010736A2
Application number: BR112020010736-0A
Authority: BR
Inventors: Ian W. Donaldson
Original assignee: Gkn Sinter Metals, Llc
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2020-11-10
Also published as: US11794240B2; CN111527221A; WO2019108430A1; JP2021504580A; DE112018006150T5; US20210170478A1

Abstract

A presente invenção refere-se a uma composição de liga de metal em pó que é usada na produção de uma inserção de metal em pó sinterizado para fundição em uma fundição de alumínio. A composição de liga de metal em pó inclui uma base de metal em pó de ferro, cobre de modo que o cobre é 3,5 porcento em peso ou mais da composição de liga de metal em pó, e carbono em uma quantidade de 0,1 a 1,0 porcento em peso da composição de liga de metal em pó. Com a compactação e sinterização, a composição de liga de metal em pó para formar a inserção de metal em pó sinterizado, a inserção de metal em pó sinterizado tem um gradiente de cobre que proporciona uma concentração mais alta do cobre na superfície da inserção de metal em pó sinterizado do que em um centro dos grãos da inserção de metal em pó sinterizado. A maior concentração de cobre na superfície da inserção permite formar uma forte ligação metalúrgica com a fundição de alumínio durante a fundição.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSIÇÃO DE LIGA DE METAL EM PÓ PARA INSERÇÃO DE METAL EM PÓ SINTERIZADO PARA FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO". Referência Cruzada ao Pedido Relacionado

[001] O presente pedido reivindica o benefício da data de depósito do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos Nº. 62/592.814 intitulado "Powder Metal Alloy Composition for Inserção de metal em pó sinterizado for Fundição de alumínio" depositado em 30 de novembro de 2017, o qual se encontra aqui incorporado por referência para todos os fins, como se previsto em sua totalidade neste documento.

DECLARAÇÃO DE PESQUISA OU DESENVOLVIMENTO

PATROCINADO PELO GOVERNO FEDERAL Não aplicável. Campo da Invenção

[002] A presente descrição se refere a uma composição de liga de metal em pó ferroso aprimorada para formar uma inserção de metal em pó sinterizado para fundição em uma fundição de alumínio. Antecedentes

[003] Em um motor de pistão, árvores de cames são usadas para controlar as válvulas e os eixos de manivela são conectados aos pistões por meio de hastes, a fim de transformar movimento linear em movimento rotativo que pode ser útil (por exemplo, dirigir o movimento do veículo). Os referidos eixos são mantidos e apoiados por rolamentos que permitem a rotação dos eixos durante a operação do motor. Durante a operação do motor, os referidos rolamentos e os eixos acoplados a eles são submetidos a cargas de motor bastante significativas e, portanto, precisam ter suporte estrutural adequado.

[004] Embora exista uma necessidade de suporte estrutural dos rolamentos que suportam os eixos do motor, também existem considerações sobre o projeto do motor (por exemplo, redução de peso para maior economia de combustível, reduções no custo do material) que levaram muitos blocos modernos a ser fundidos em alumínio ou suas ligas, quando possível, em vez de ferro ou suas ligas. Embora a utilização do alumínio ajude a reduzir o peso, o uso de um bloco de motor baseado em alumínio e não em ferro geralmente requer mais suporte às regiões que recebem os rolamentos.

[005] Para blocos de motor de alumínio fundido, geralmente é o caso de inserções de suporte, geralmente feitas de ferro fundido, que são fundidas no bloco de motor de alumínio. As referidas inserções proporcionam maior resistência e rigidez nas regiões de suporte do rolamento quando o eixo do came é aparafusado e as cargas do motor são aplicadas. Como um exemplo específico, para inserções de rolamento principal ("MBI"), a inserção pode ser formada de ferro fundido e, em seguida, uma liga de alumínio (normalmente uma liga de alumínio A380) é moldada em torno da inserção de ferro fundido. Durante a fundição, a inserção é travada mecanicamente no lugar, com o material fundido solidificando em torno de partes da geometria da inserção para reter a inserção na posição. Sumário

[006] É descrita nesse documento uma composição de metal em pó aprimorada para formar inserções de rolamento que podem ser fundidas em alumínio ou ligas de alumínio na produção de motores. Enquanto as pastilhas de ferro fundido convencionais dependem do intertravamento mecânico no qual o alumínio ou a liga de alumínio é moldada em torno das características geométricas da inserção, a inserção de rolamento de metal em pó sinterizado ferroso descrita tem uma microestrutura na qual o cobre é preferencialmente mais alto na superfície da inserção de metal em pó sinterizado. Essa quantidade aumentada de cobre na superfície da inserção de metal em pó sinterizado permite a criação de uma ligação metalúrgica em contato com o material de fundição de alumínio. Para obter um aumento de cobre na superfície da pastilha para permitir a formação de uma ligação metalúrgica durante a fundição, a formulação de metal em pó da inserção ferrosa pode ser cuidadosamente projetada de modo que um gradiente de cobre se desenvolva durante a fabricação da inserção de metal em pó que pode ser explorada ainda mais durante a fundição.

[007] De acordo com um aspecto, uma composição de liga de metal em pó é descrita para a produção de uma inserção de metal em pó sinterizado para fundição em uma fundição de alumínio. A composição de liga de metal em pó inclui uma base de metal em pó de ferro, cobre adicionado à base de metal em pó de ferro, de modo que o cobre seja 3,5 porcento em peso ou mais da composição da liga de metal em pó e carbono em uma quantidade de 0,1 a 1,0 porcento em peso da composição de ligas de metais em pó. Está contemplado que o cobre possa ser fornecido como cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro e/ou um metal em pó contendo cobre misturado. Ao compactar e sinterizar a composição da liga de metal em pó para formar a inserção de metal em pó sinterizado, a inserção de metal em pó sinterizado possui um gradiente de cobre que fornece uma maior concentração de cobre na superfície da inserção de metal em pó sinterizado do que no centro dos grãos da inserção de metal em pó sinterizado.

[008] Em algumas formas da composição, o metal em pó contendo cobre misturado pode ser metal em pó de cobre elementar. Este metal em pó contendo cobre misturado também pode ser não ferroso (o que significa que não pode ser caracterizado como pré-ligado no contexto da composição ferrosa).

[009] Em algumas formas da composição, o cobre presente na composição de liga de metal em pó pode ser parcialmente pré-ligado na base de metal em pó de ferro e também pode estar parcialmente no metal em pó contendo cobre misturado que é misturado com o ferro base de metal em pó. Em tais formas, o cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro pode estar em uma quantidade de 3 porcento em peso da composição da liga de metal em pó e o cobre no metal em pó contendo cobre misturado pode exceder 0,5 porcento em peso de a composição da liga de metal em pó. Ainda em outras formas, é geralmente contemplado que a quantidade de cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro pode ser 1, 2 ou 3 porcento em peso da composição da liga de metal em pó (com o restante de cobre sendo fornecido pelo pó contendo cobre misturado).

[0010] Em algumas formas da composição, o cobre presente na composição da liga de metal em pó pode incluir pelo menos 3,5 porcento em peso de cobre que é fornecido na forma do metal em pó contendo cobre misturado. Pode ser o caso de todo o cobre adicionado à base de metal em pó de ferro ser do metal em pó contendo cobre misturado e não existir cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro.

[0011] Em algumas formas da composição, a base de metal em pó de ferro a base de metal em pó de ferro pode incluir, pelo menos em parte, o carbono na mesma.

[0012] De acordo com outro aspecto, uma inserção de metal em pó sinterizado para fundição em uma fundição de alumínio é descrita. A inserção de metal em pó sinterizado inclui um corpo sinterizado que compreende qualquer composição de liga de metal em pó descrita nesse documento na qual uma pluralidade de partículas da composição de liga de metal em pó são sinterizadas juntas para formar o corpo sinterizado. O corpo sinterizado possui um gradiente de cobre que resulta em uma concentração mais alta de cobre na superfície da inserção de metal em pó sinterizado do que no centro dos grãos da inserção de metal em pó sinterizado. Esse gradiente e a quantidade aumentada de cobre na superfície da inserção facilitam a formação de uma ligação metalúrgica com um material de fundição de alumínio da fundição de alumínio após a fundição da inserção de metal em pó sinterizado no material de fundição de alumínio

[0013] Em algumas formas da inserção, o corpo sinterizado pode incluir um par de extremidades opostas nos lados laterais do mesmo, uma superfície receptora de rolamento posicionada em um lado do corpo entre o par de extremidades opostas nas quais a superfície receptora de rolamento é adaptada para a recepção de um rolamento na mesma; e um par de orifícios de parafuso que se estendem através do corpo em uma direção axial perpendicular a um eixo da superfície de recebimento de rolamentos.

[0014] Em algumas formas da inserção, uma microestrutura do corpo sinterizado pode incluir grãos de ferrita, perlita, e MnS distinto.

[0015] Em algumas formas da inserção, uma microestrutura do corpo sinterizado inclui cobre livre. Nas referidas formas, pelo menos algum do cobre livre na microestrutura pode resultar a partir de grãos de ferro adjacentes que alcançaram seus limites de solubilidade do cobre.

[0016] De acordo com outro aspecto, um componente é descrito que inclui uma inserção de metal em pó sinterizado como mencionado acima e nesse documento no qual a inserção de metal em pó sinterizado foi fundido no material de fundição de alumínio e uma ligação metalúrgica foi formada entre o material de fundição de alumínio e o cobre na inserção de metal em pó sinterizado.

[0017] Em algumas formas do componente, uma microestrutura de uma região da ligação metalúrgica entre o cobre na superfície da inserção de metal em pó sinterizado e o material de fundição de alumínio pode incluir α e θ fases de Al-Cu.

[0018] Em algumas formas do componente, a ligação metalúrgica pode ser uma camada que compreende não só átomos de alumínio,

mas também de cobre misturados entre si ou difundidos ou dispersos um no outro.

[0019] De acordo com outro aspecto, é descrito um método para formar uma inserção de metal em pó sinterizado e formar uma fundição utilizando a inserção. A composição de liga de metal em pó descrita acima e aqui é compactada e sinterizada para formar uma inserção de metal em pó sinterizado (na qual a composição de liga de metal em pó contém uma base de metal em pó de ferro, cobre adicionado à base de metal em pó de ferro na forma de um cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro e/ou um metal em pó contendo cobre) de modo que o cobre represente 3,5 porcento em peso ou mais da composição da liga de metal em pó e carbono em uma quantidade de 0,1 a 1,0 porcento em peso da composição de ligas de metal em pó. A inserção de metal em pó sinterizado possui um gradiente de cobre que fornece uma maior concentração de cobre na superfície da inserção de metal em pó sinterizado do que no centro dos grãos da inserção de metal em pó sinterizado.

[0020] Em algumas formas do método, o método adicionalmente inclui fundir a inserção de metal em pó sinterizado em um material de fundição de alumínio para formar uma fundição de alumínio com a inserção de metal em pó sinterizado fundida no mesmo na qual o cobre na superfície da inserção de metal em pó forma uma ligação metalúrgica com o material de fundição de alumínio.

[0021] Estas e ainda outras vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição e desenhos detalhados. O que se segue é meramente uma descrição de algumas modalidades preferidas da presente invenção. Para avaliar o escopo completo da invenção, as reivindicações devem ser consideradas, pois essas modalidades preferenciais não se destinam a ser as únicas modalidades dentro do escopo das reivindicações.

Breve Descrição dos Desenhos

[0022] A Figura 1 é uma vista lateral de um componente fundido com uma inserção de metal em pó sinterizado fundida no mesmo.

[0023] As Figuras 2A a 2C são uma microestrutura de microestruturas ferrosas de cobre de 3 porcento em peso, nas quais as quantidades pré-ligadas de cobre são de 1 porcento em peso, 2 porcento em peso e 3 porcento em peso nas Figuras 2A, 2B e 2C, respectivamente, com qualquer cobre restante para atingir 3 porcento em peso de cobre estando na forma de cobre misturado.

[0024] A Figura 2D ilustra algumas das pequenas quantidades do cobre na amostra misturada de 2 porcento em peso com sobre pré- ligado a 1 porcento em peso.

[0025] A Figura 3A é um micrográfico exemplificativo de uma amostra que ilustra um trajeto ao longo do qual a concentração de cobre é medida, na qual o caminho atravessa vários grãos.

[0026] A Figura 3B ilustra uma leitura de linha de mapeamento de cobre para cobre pré-ligado de 3 porcento em peso.

[0027] A Figura 3C ilustra uma leitura de linha de mapeamento de cobre para cobre misturado pré-ligado de 3 porcento em peso.

[0028] A Figura 4 é um diagrama de fase de alumínio-cobre. Descrição Detalhada

[0029] É aqui descrita uma composição de metal em pó ferroso que proporciona uma ligação metalúrgica quando o metal em pó da composição é compactado e sinterizado para fornecer uma inserção que é posteriormente moldada em alumínio ou liga de alumínio. Ao adicionar cobre ao metal em pó ferroso em quantidade suficiente e de maneira a produzir uma microestrutura com um gradiente de cobre com grandes quantidades de cobre - ou mesmo cobre livre - na superfície do pó da parte compactada e sinterizada, a inserção resultante pode ser moldada em um material com base em alumínio e reagir e formar uma ligação metalúrgica com o mesmo. Assim, em contraste com as inserções convencionais, que podem depender apenas de ligações mecânicas (por exemplo, acoplamento geométrico macroscópico do material fundido solidificando em torno da inserção), uma ligação metalúrgica ainda mais forte pode ser formada através dessa alteração da química.

[0030] A Figura 1 ilustra uma vista lateral de um componente exemplar 100 que pode ser formado moldando uma inserção 102 em um material de alumínio 104. Como ilustrado, este componente 100 pode ser metade de um suporte de rolamento para um rolamento de uma árvore de cames ou eixo de manivela em um motor. Como tal, tem uma superfície receptora de rolamento 106 na forma de uma superfície semicilíndrica voltada radialmente para dentro que pode ser correspondida com um componente tendo a outra metade da superfície semicilíndrica voltada radialmente para dentro para capturar um rolamento entre as mesmas na qual o rolamento pode suportar um eixo de cames ou eixo de manivela. A inserção 102 também tem uma superfície correspondente geralmente plana 108 que está posicionada para entrar em contato com o outro componente e dois orifícios rosqueados 110 ou orifícios de parafuso que se estendem em uma direção perpendicular ao eixo central da superfície de recebimento de rolamentos 106. Quando as superfícies correspondentes deste componente 100 e o componente correspondente são colocados juntos, esses orifícios rosqueados 110 podem ser usados para ajudar a fixar os componentes juntamente com parafusos ou outros elementos de fixação.

[0031] É também de notar que a inserção 102 tem uma periferia externa 112 que, quando o material de alumínio 104 é moldado em torno dele, tem uma forma geométrica que ajuda a manter a fixação mecânica da inserção 104 no material de alumínio.

[0032] Uma inserção tal como a inserção 102 pode ser formada a partir de um metal em pó, tomando uma composição de metal em pó (tipicamente, envolvendo uma pluralidade de partículas individuais e uma certa quantidade de cera/lubrificante), compactando a composição de metal em pó para formar uma pré-forma tendo a forma geométrica aproximada da inserção (normalmente, sob compressão uniaxial em uma ferramenta e conjunto de matrizes) e, em seguida, sinteriza a pré- forma, de modo que as partículas individuais se colem umas nas outras se fundam, reduzindo a porosidade. A compactação e a sinterização podem ocorrer separadamente e sequencialmente ou podem ocorrer simultaneamente entre si (por exemplo, como parte de uma etapa de forjamento de pó). Durante a sinterização à medida que a pré-forma é sinterizada para formar a inserção 102, a peça se densifica durante o processo de sinterização, com os poros diminuindo de tamanho e fechando à medida que o processo continua. Depois que a peça é sinterizada, etapas adicionais de acabamento ou usinagem podem ocorrer como, por exemplo, a perfuração ou rosqueamento dos furos 110 ou o acabamento preciso das dimensões da superfície de recebimento de rolamentos 106.

[0033] Para formar o componente 100 ilustrado, a inserção 102 é colocada em uma forma e um material de alumínio é moldado em torno da inserção 102, tipicamente uma liga de alumínio (por exemplo, A380 que tem cobre entre 3-4 porcento em peso, magnésio de 0,1 porcento em peso, ferro máximo de 1,3 porcento em peso, estanho máximo de 0,35 porcento em peso, níquel máximo de 0,5 porcento em peso, zinco em 3 porcento em peso, manganês em 0,5 porcento em peso, silício de 7,5 - 9,5 porcento em peso, outro metal metálico não superior a 0,5 porcento em peso porcento total, com o alumínio sendo o equilíbrio). Embora o A380 seja mencionado acima por ser uma liga de alumínio de fundição bem conhecida, o A380 é representativo, mas de forma alguma limita os materiais de fundição de alumínio que podem ser usados.

[0034] Notavelmente, para permitir a ligação metalúrgica de reação entre uma inserção de metal em pó sinterizado 102 e o material de alumínio 104 durante a fundição, a composição de liga de metal em pó usada para formar a inserção 102 pode ser modificada. Foi observado que pela adição de quantidades apreciáveis de cobre à composição de metal em pó ferroso usada para fazer a inserção, um gradiente de cobre pode se desenvolver, o que leva a superfícies ricas em cobre da inserção 102 (com um teor de cobre ou sendo alto nos grãos ferrosos ou o cobre estando presente como cobre livre), o que pode promover a formação de uma reação que resulta em uma ligação metalúrgica entre a inserção 102 e o material de alumínio 104 com esta ligação metalúrgica, promovendo uma conexão ainda mais forte do que a ligação mecânica convencional que ocorre durante a fundição.

[0035] A fim de promover a ligação metalúrgica entre a inserção 102 e o material de alumínio 104, o cobre no metal em pó ferroso é aumentado para uma quantidade igual ou superior a 3,5 porcento em peso. Esse cobre de 3,5 porcento em peso excede o limite de solubilidade sólida do cobre em grãos de ferro e resulta em um gradiente de cobre, com maiores quantidades de cobre se desenvolvendo na superfície das partículas de metal em pó sinterizado e talvez até a presença de cobre livre.

[0036] Por conseguinte, a composição de liga de metal em pó para produção de uma inserção de metal em pó sinterizado para fundição em uma fundição de alumínio pode incluir uma pluralidade de partículas de metal em pó, incluindo uma base de metal em pó de ferro (isto é, grãos de um metal em pó de ferro que possivelmente incluindo parte ou todo o cobre e/ou carbono), cobre (pré-ligado com o pó de base e/ou misturado) em uma quantidade de 3,5 porcento em peso ou mais da composição e carbono em uma quantidade de 0,1 a 1,0% em peso da composição para adicionar força adicional. Embora o carbono não precise necessariamente ser encontrado como parte da base de metal em pó de ferro, é contemplado que, na maioria dos casos, o carbono estará presente na base de metal em pó de ferro. Ao compactar e sinterizar a composição de liga de metal em pó para formar a inserção de metal em pó sinterizado 102, a inserção de metal em pó sinterizado 102 tem um gradiente de cobre que fornece uma maior concentração de cobre na superfície da inserção de metal em pó sinterizado 102 do que em um centro de os grãos da inserção de metal em pó sinterizado.

[0037] É contemplado que o cobre possa ser adicionado à base de metal em pó de ferro na forma de cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro e/ou na forma de um metal em pó contendo cobre misturado (que pode simplesmente ser um metal em pó elementar de cobre misturado à base de metal em pó de ferro). Assim, em algumas formas, o cobre presente na composição de liga de metal em pó pode ser parcialmente pré-ligado na base de metal em pó de ferro e pode estar parcialmente no metal em pó contendo cobre misturado que é misturado com a base de metal em pó de ferro. Em uma forma, 100 porcento do cobre adicionado para atingir o limiar de 3,5 porcento em peso pode ser de metal em pó contendo cobre misturado sem cobre pré-ligado, estando presente na base de metal em pó de ferro. Está contemplado que a mistura de cobre tenha pelo menos uma certa quantidade de cobre possa ser vantajosa para o desenvolvimento de uma superfície de pó rico em cobre, porque a mistura de cobre - em oposição ao cobre pré-ligado - pode resultar em um gradiente de cobre aumentado (como será evidente nos resultados nas Figuras 3B e 3C abaixo).

[0038] Por exemplo, em algumas formas, o cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro pode estar em uma quantidade de 3 porcento em peso da composição da liga de metal em pó e o cobre no metal em pó contendo cobre misturado pode estar em excesso de 0,5 porcento em peso da composição da liga de metal em pó. Da mesma forma, é contemplado que o cobre possa ser pré-ligado no metal em pó de ferro com base em quantidades de, por exemplo, 1, 2 e 3 porcento em peso da composição da liga de metal em pó, com quantidades adicionais de cobre misturado presentes para atingir o limite geral de 3,5 porcento em peso (por exemplo, para 1 porcento em peso pré- ligado, haveria pelo menos 2,5 porcento em peso misturado).

[0039] Com referência agora às Figuras 2A a 2C, microestruturas de 1 porcento em peso de cobre pré-ligado/2 porcento em peso de cobre misturado; 2 porcento em peso de cobre pré-ligado/1 porcento em peso de cobre misturado; e 3 porcento em peso de cobre pré-ligado após testes de forjamento de produção. Novamente, por uma questão de clareza, o cobre pré-ligado é pré-ligado em um metal em pó de ferro ou ferroso. Pode ser observado que todas as amostras de cobre de 3 porcento possuíam fases de ferrita, perlita e MnS distintas.

[0040] Com referência à Figura 2D, cobre livre está mais uma vez presente na microestrutura.

[0041] Voltando agora às Figuras 3A a 3C, o mapeamento de cobre foi realizado em algumas das amostras preparadas para ilustrar a distribuição e o gradiente de cobre entre os grãos. A Figura 3A ilustra um trajeto exemplificativo para uma varredura de linha (que foi realizada usando um JEOL JSM-6460LV SEM com EDX). Esta varredura de linha foi realizada a uma distância suficiente para atravessar várias partículas anteriores para mostrar a relativa uniformidade. A amostragem foi realizada em incrementos de 7 mícrons.

[0042] A Figura 3B mostra os resultados do mapeamento de cobre para uma amostra pré-ligada de 3 porcento em peso, enquanto a Figura 3C mostra os resultados do mapeamento de cobre para uma amostra de cobre misturada de 3 porcento em peso. A relativa homogeneidade da distribuição do cobre na amostra pré-ligada pode ser vista, assim como os picos e vales significativos na amostra de cobre misturada (que representam superfícies ricas em cobre dos grãos e regiões sem cobre do centro dos grãos, respectivamente).

[0043] É observado que a mistura de cobre a uma base de metal em pó de ferro já com 3 porcento em peso de cobre pré-ligado, resultaria em um perfil de cobre combinado com alto cobre nas superfícies. Isso ocorre porque o limite de solubilidade do cobre no ferro é de cerca de 4 porcento em peso e o cobre misturado não seria capaz de difundir apreciavelmente os grãos de ferro pré-ligados.

[0044] Finalmente, voltando para a Figura 4, um diagrama de fase de alumínio-cobre é mostrado. Durante a fundição, quando o alumínio fundido (ou liga de alumínio) entra em contato com o cobre, uma certa quantidade de cobre na superfície se dissolve no alumínio. Dada a taxa de fundição e resfriamento, é contemplado que nem todo cobre se dissolva no líquido de alumínio. Isso criará algumas regiões localizadas do líquido de alumínio com baixas porcentagens de cobre. Na medida em que a Al-Cu líquido fundido esfria, a fase α se formará e, dependendo da cinética e da composição de cobre dissolvido, muito provavelmente, alguma quantidade da fase α mais da fase θ se formará. Isso cria uma região localizada entre o material de fundição de alumínio e o cobre, ao longo do qual é criada uma ligação metalúrgica.

[0045] Deve ser observado que várias outras modificações e variações das modalidades preferidas podem ser feitas dentro do espírito e escopo da presente invenção. Portanto, a presente invenção não deve ser limitada às modalidades descritas. Para verificar o escopo completo da invenção, as reivindicações a seguir devem ser referenciadas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Composição de liga de metal em pó para a produção de uma inserção de metal em pó sinterizado para fundição em uma fundição de alumínio, caracterizada pelo fato de que compreende: uma base de metal em pó de ferro; cobre adicionado à base de metal em pó de ferro na forma de pelo menos um de cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro e um metal em pó contendo cobre misturado de modo que o cobre é 3,5 porcento em peso ou mais da composição de liga de metal em pó; e carbono em uma quantidade de 0,1 a 1,0 porcento em peso da composição de liga de metal em pó; em que, com a compactação e sinterização da composição de liga de metal em pó para formar a inserção de metal em pó sinterizado, a inserção de metal em pó sinterizado tem um gradiente de cobre que proporciona uma concentração mais alta do cobre na superfície da inserção de metal em pó sinterizado do que em um centro dos grãos da inserção de metal em pó sinterizado.

2. Composição de liga de metal em pó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o metal em pó contendo cobre misturado é metal em pó de cobre elementar.

3. Composição de liga de metal em pó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o cobre presente na composição de liga de metal em pó é parcialmente pré-ligado na base de metal em pó de ferro e é parcialmente no metal em pó contendo cobre misturado que é misturado com a base de metal em pó de ferro.

4. Composição de liga de metal em pó, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro é em uma quantidade de 3 porcento em peso da composição de liga de metal em pó e o cobre no metal em pó contendo cobre misturado está em excesso de 0,5 porcento em peso da composição de liga de metal em pó.

5. Composição de liga de metal em pó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o cobre presente na composição de liga de metal em pó inclui pelo menos 3,5 porcento em peso de cobre que é proporcionado na forma do metal em pó contendo cobre misturado.

6. Composição de liga de metal em pó, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que todo o cobre adicionado à base de metal em pó de ferro é a partir do metal em pó contendo cobre misturado e não há cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro.

7. Composição de liga de metal em pó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o cobre presente na composição de liga de metal em pó é parcialmente pré-ligado na base de metal em pó de ferro e em que o cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro está em uma quantidade selecionada a partir de um grupo que consiste em 1, 2, e 3 porcento em peso da composição de liga de metal em pó

8. Composição de liga de metal em pó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a base de metal em pó de ferro inclui, pelo menos em parte, o carbono na mesma.

9. Composição de liga de metal em pó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de liga de metal em pó compreende uma pluralidade de partículas de metal em pó.

10. Inserção de metal em pó sinterizado para fundição em uma fundição de alumínio, caracterizada pelo fato de que compreende: um corpo sinterizado que compreende a composição de liga de metal em pó, como definida na reivindicação 1, na qual uma pluralidade de partículas da composição de liga de metal em pó são sinterizadas juntas para formar o corpo sinterizado;

em que um gradiente de cobre resulta em uma concentração mais alta do cobre em uma superfície da inserção de metal em pó sinterizado do que em um centro dos grãos da inserção de metal em pó sinterizado para facilitar a formação de uma ligação metalúrgica com um material de fundição de alumínio da fundição de alumínio com a fundição da inserção de metal em pó sinterizado no material de fundição de alumínio.

11. Inserção de metal em pó sinterizado, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o corpo sinterizado inclui: um par de extremidades opostas nos lados laterais das mesmas; uma superfície de recebimento de rolamento posicionada em um lado do corpo entre o par de extremidades opostas, a superfície de recebimento de rolamento sendo adaptada para receber um rolamento na mesma; e um par de orifícios de parafuso que se estendem através do corpo em uma direção axial perpendicular a um eixo da superfície de recebimento de rolamentos.

12. Inserção de metal em pó sinterizado, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que uma microestrutura do corpo sinterizado inclui grãos de ferrita, perlita, e MnS distinto.

13. Inserção de metal em pó sinterizado, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que uma microestrutura do corpo sinterizado inclui cobre livre.

14. Inserção de metal em pó sinterizado, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que pelo menos algum do cobre livre na microestrutura resulta a partir de grãos de ferro adjacentes que alcançaram seu limite de solubilidade do cobre.

15. Componente que compreende a inserção de metal em pó sinterizado, como definida na reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a inserção de metal em pó sinterizado foi fundida no material de fundição de alumínio e uma ligação metalúrgica é formada entre o material de fundição de alumínio e o cobre na inserção de metal em pó sinterizado.

16. Componente, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que uma microestrutura de uma região da ligação metalúrgica entre o cobre na superfície da inserção de metal em pó sinterizado e o material de fundição de alumínio inclui fases α e θ de Al-Cu.

17. Componente, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a ligação metalúrgica é uma camada de interface que compreende não só átomos de alumínio, mas também átomos de cobre misturados um com o outro.

18. Componente, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o material de fundição de alumínio é uma liga de alumínio.

19. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: compactar e sinterizar uma composição de liga de metal em pó para formar uma inserção de metal em pó sinterizado, a composição de liga de metal em pó contendo uma base de metal em pó de ferro, cobre adicionado à base de metal em pó de ferro na forma de pelo menos um de cobre pré-ligado na base de metal em pó de ferro e um metal em pó contendo cobre misturado de modo que o cobre é 3,5 porcento em peso ou mais da composição de liga de metal em pó, e carbono em uma quantidade de 0,1 a 1,0 porcento em peso da composição de liga de metal em pó; em que a inserção de metal em pó sinterizado tem um gradiente de cobre que proporciona uma concentração mais alta do cobre na superfície da inserção de metal em pó sinterizado do que em um centro dos grãos da inserção de metal em pó sinterizado.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende a etapa de fundir a inserção de metal em pó sinterizado em um material de fundição de alumínio para formar uma fundição de alumínio com a inserção de metal em pó sinterizado fundida no mesmo na qual o cobre na superfície da inserção de metal em pó forma uma ligação metalúrgica com o material de fundição de alumínio.