Estabilidade microestrutural da liga Cu-0,8Cr-0,07Zr após extrusão em canal angular em temperatura criogênica
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Data de Publicação: | 2021 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15656 |
Resumo: | Severe Plastic Deformation (SPD) are well established routes with regard to the intense microstructural refining of metals and alloys up to the submicrometer (< 1 μm) and/or nanometer (< 100 nm) scales. Lowering the processing temperature is also a way to increase the severity of the imposed strain, favoring strengthening and grain refinement. Therefore, it is expected that the combination of SPD and temperatures on the cryogenic scale allow obtaining materials with higher strength. However, severely deformed microstructures at cryogenic temperatures have limited use due to their microstructural instability, a consequence of the high internal energy stored as crystalline defects (vacancies and dislocations). In order to study the mechanical behavior at low temperature and design severely deformed microstructures that are stable in the long term, the present work investigated the Cu-0.8Cr-0.07Zr alloy after Equal Channel Angular Pressing (ECAP) processing at -80 °C, in terms of microstructural stability, comparing it to pure copper processed under the same conditions. Regarding the mechanical behavior of the studied alloy, it was defined that there is the occurrence of both dislocation slipping and mechanical twinning, depending on the level of deformation and temperature. Post-ECAP results indicated that for the Cu-0.8Cr0.07Zr alloy it was possible not only to overcome the obstacle of microstructural instability by post-processing cryogenic ECAP processing, but also to provide an additional increase in the yield stress (+ 22%). Both effects were possible due to the formation of chromium-rich precipitates on a severely deformed microstructure, which hindered the movement of dislocations and grain boundaries. Thus, this set of results allowed us to understand about the strengthening mechanisms, microstructure evolution and thermal stability of the Cu-0.8Cr-0.07Zr alloy, useful for practical applications of materials processed by cryogenic DPS. |
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Lowering the processing temperature is also a way to increase the severity of the imposed strain, favoring strengthening and grain refinement. Therefore, it is expected that the combination of SPD and temperatures on the cryogenic scale allow obtaining materials with higher strength. However, severely deformed microstructures at cryogenic temperatures have limited use due to their microstructural instability, a consequence of the high internal energy stored as crystalline defects (vacancies and dislocations). In order to study the mechanical behavior at low temperature and design severely deformed microstructures that are stable in the long term, the present work investigated the Cu-0.8Cr-0.07Zr alloy after Equal Channel Angular Pressing (ECAP) processing at -80 °C, in terms of microstructural stability, comparing it to pure copper processed under the same conditions. Regarding the mechanical behavior of the studied alloy, it was defined that there is the occurrence of both dislocation slipping and mechanical twinning, depending on the level of deformation and temperature. Post-ECAP results indicated that for the Cu-0.8Cr0.07Zr alloy it was possible not only to overcome the obstacle of microstructural instability by post-processing cryogenic ECAP processing, but also to provide an additional increase in the yield stress (+ 22%). Both effects were possible due to the formation of chromium-rich precipitates on a severely deformed microstructure, which hindered the movement of dislocations and grain boundaries. Thus, this set of results allowed us to understand about the strengthening mechanisms, microstructure evolution and thermal stability of the Cu-0.8Cr-0.07Zr alloy, useful for practical applications of materials processed by cryogenic DPS.O processamento via rotas de Deformação Plástica Severa (DPS) é bem estabelecido no que se refere ao intenso refino microestrutural de metais e ligas até as escalas submicrométrica (< 1 μm) e/ou nanométrica (< 100 nm). A redução da temperatura de processamento é, também, uma maneira de aumentar a severidade da deformação imposta, favorecendo o encruamento e refino de grão. Portanto, é esperado que a combinação de DPS e temperaturas na escala criogênica permitam obter materiais com elevada resistência mecânica. Entretanto, microestruturas severamente deformadas em temperaturas criogênicas possuem uso limitado em função da instabilidade microestrutural apresentada, consequência da elevada energia interna armazenada como defeitos cristalinos (lacunas e discordâncias). Com objetivo de estudar o comportamento mecânico em baixa temperatura e projetar microestruturas severamente deformadas que sejam estáveis a longo prazo, o presente trabalho investigou a liga Cu-0,8Cr-0,07Zr após o processamento Extrusão em Canal Angular (ECA) a -80 °C, em termos de estabilidade microestrutural, comparandoa com cobre puro processado sob as mesmas condições. Com relação ao comportamento mecânico da liga estudada, foi definido que há a ocorrência tanto de deslizamento de discordâncias como maclagem, a depender do nível de deformação e da temperatura. Os resultados pós-ECA indicaram que para a liga Cu-0,8Cr-0,07Zr foi possível, não só superar o obstáculo da instabilidade microestrutural pela precipitação pós-processamento ECA criogênica, como também conferir um ganho adicional no limite de escoamento (+22%). Ambos os efeitos foram possíveis devido à formação de precipitados ricos em cromo sobre uma microestrutura severamente deformada, que atuaram de forma a ancorar o movimento de discordâncias e de contornos de grão. Assim, este conjunto de resultados permitiu entender sobre os mecanismos de endurecimento, a evolução microestrutural e a estabilidade térmica da liga Cu-0,8Cr-0,07Zr, úteis para aplicações práticas de materiais processados por DPS criogênicaCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88882.332697/2010-01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessExtrusão em canal angularConformação criogênicaLigas de CobreDeformação plástica severaEstabilidade microestruturaPropriedades mecânicasEqual channel angular pressingCryogenic conformationCopper alloysSevere plastic deformationMicrostructural stabilityMechanical propertiesENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICAEstabilidade microestrutural da liga Cu-0,8Cr-0,07Zr após extrusão em canal angular em temperatura criogênicaMicrostructural stability of a cu-0.8cr-0.07zr alloy after equal channel angular pressing at cryogenic temperatureinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis6006003ecbc8ef-0ebd-4b04-9d94-9ea2a68cf81freponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15656/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53ORIGINALPedro Henrique Fernandes Oliveira - Tese.pdfPedro Henrique Fernandes Oliveira - Tese.pdfPedro Henrique Fernandes Oliveira - Teseapplication/pdf19343435https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15656/1/Pedro%20Henrique%20Fernandes%20Oliveira%20-%20Tese.pdf2e7f413106180f84d4fe1adc8471c797MD51BCO carta comprovante autoarquivamento.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento.pdfComprovante Autoarquivamentoapplication/pdf348219https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15656/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf929356e55e4ade7d727a3573939c3f62MD52TEXTPedro Henrique Fernandes Oliveira - Tese.pdf.txtPedro Henrique Fernandes Oliveira - Tese.pdf.txtExtracted texttext/plain355290https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15656/4/Pedro%20Henrique%20Fernandes%20Oliveira%20-%20Tese.pdf.txtd872d1208d73cbc100192495201ddb8eMD54BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtExtracted texttext/plain1471https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15656/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.txt6f2732e835859374d44a8694cbd0f80cMD56THUMBNAILPedro Henrique Fernandes Oliveira - Tese.pdf.jpgPedro Henrique Fernandes Oliveira - Tese.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6799https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15656/5/Pedro%20Henrique%20Fernandes%20Oliveira%20-%20Tese.pdf.jpgba033c23dce81f7e0f1f5e75d5409a76MD55BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9487https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15656/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.jpg8aaef5bab792b5e04e66eff959b22ee8MD57ufscar/156562023-09-18 18:32:27.699oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15656Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:27Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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