Desenvolvimento numérico e experimental de rotas de conformação via laminação assimétrica da liga de Mg AZ31
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
Texto Completo: | http://app.uff.br/riuff/handle/1/27139 |
Resumo: | As ligas de magnésio apresentam potencial capacidade para substituir materiais atualmente empregados na indústria aeronáutica, contribuindo com a busca constante deste setor por redução de peso. Contudo, para se consolidarem em aplicações em grande escala elas precisam superar algumas limitações principalmente em termos de propriedades mecânicas. Neste contexto, o objetivo principal desta tese é identificar os parâmetros de laminação assimétrica que gerem as melhores condições microestruturais e de textura, em termos de refinamento de grão, homogeneidade de tamanho de grão e enfraquecimento de textura basal; e os mais altos valores de propriedades mecânicas em chapas da liga de magnésio AZ31. Para isso, foram realizadas simulações experimentais do processo de laminação em múltiplos passes para chapas da liga AZ31. Os resultados obtidos, analisados por meio do software STATISTICA, permitiram identificar forte influência da temperatura de laminação sobre as características microestruturais, a saber, tamanho de grão <12 µm e mais de 50% de grãos finos podem ser obtidos com temperaturas de laminação abaixo de 200 °C. Em baixas temperaturas , até 150°C, a componente de textura (0002) apresentou picos inclinados em relação à direção normal (DN), enquanto para maiores temperaturas de laminação houve uma tendência de alinhamento dos planos basais à DN. O limite de resistência à tração foi influenciado significativamente pela razão de assimetria, podendo atingir mais de 340 MPa para uma razão de assimetria de 1,9. A temperatura e a razão de assimetria apresentaram influência significativa sobre o alongamento máximo em tração uniaxial, sendo possível alcançar valores em torno de 30% para temperaturas entre 50-100 °C e razão de assimetria próxima a 0,9 ou temperatura de 450 °C e razão de assimetria igual a 1,9. Adicionalmente, simulações numéricas da laminação simétrica e assimétrica de chapas da liga AZ31, realizadas por meio de dois modelos propostos via Método de Elementos Finitos, mostraram que níveis superiores de tensão residual equivalente e deformação equivalente são desenvolvidos na chapa laminada assimetricamente como consequência da significativa deformação cisalhante no plano x-y observada na linha central da chapa neste caso. Foram também propostos modelos elipsométricos, por meio dos quais foi possível avaliar a composição e dinâmica de crescimento de filmes superficiais de óxidos/hidróxidos sobre a liga AZ31 quando exposta ao ar e a uma solução aquosa de Na2SO4. |
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Neste contexto, o objetivo principal desta tese é identificar os parâmetros de laminação assimétrica que gerem as melhores condições microestruturais e de textura, em termos de refinamento de grão, homogeneidade de tamanho de grão e enfraquecimento de textura basal; e os mais altos valores de propriedades mecânicas em chapas da liga de magnésio AZ31. Para isso, foram realizadas simulações experimentais do processo de laminação em múltiplos passes para chapas da liga AZ31. Os resultados obtidos, analisados por meio do software STATISTICA, permitiram identificar forte influência da temperatura de laminação sobre as características microestruturais, a saber, tamanho de grão <12 µm e mais de 50% de grãos finos podem ser obtidos com temperaturas de laminação abaixo de 200 °C. Em baixas temperaturas , até 150°C, a componente de textura (0002) apresentou picos inclinados em relação à direção normal (DN), enquanto para maiores temperaturas de laminação houve uma tendência de alinhamento dos planos basais à DN. O limite de resistência à tração foi influenciado significativamente pela razão de assimetria, podendo atingir mais de 340 MPa para uma razão de assimetria de 1,9. A temperatura e a razão de assimetria apresentaram influência significativa sobre o alongamento máximo em tração uniaxial, sendo possível alcançar valores em torno de 30% para temperaturas entre 50-100 °C e razão de assimetria próxima a 0,9 ou temperatura de 450 °C e razão de assimetria igual a 1,9. Adicionalmente, simulações numéricas da laminação simétrica e assimétrica de chapas da liga AZ31, realizadas por meio de dois modelos propostos via Método de Elementos Finitos, mostraram que níveis superiores de tensão residual equivalente e deformação equivalente são desenvolvidos na chapa laminada assimetricamente como consequência da significativa deformação cisalhante no plano x-y observada na linha central da chapa neste caso. Foram também propostos modelos elipsométricos, por meio dos quais foi possível avaliar a composição e dinâmica de crescimento de filmes superficiais de óxidos/hidróxidos sobre a liga AZ31 quando exposta ao ar e a uma solução aquosa de Na2SO4.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorMagnesium alloys have a great potential to replace materials currently used in the aeronautical industry, contributing to the constant efforts this sector for weight reduction. However, to consolidate in large-scale applications, the magnesium alloys need to overcome some limitations, mainly about mechanical properties. In this context, the main goal of this thesis is to identify the asymmetric rolling parameters that development the best microstructural and texture conditions, in terms of grain refinement, grain size homogeneity and basal texture weakening and also the highest values of mechanical properties on sheets of AZ31 magnesium alloy. For this, experimental simulations of the rolling process were carried out in multiple passes for sheets of the AZ31 alloy. The results, analyzed through the software STATISTICA, allowed to identify a strong influence of the rolling temperature on the microstructural characteristics, namely, < 12 µm grain size and more than 50% of fine grains can be obtained for rolling temperatures below 200° C. At low temperatures, up to 150 °C, the (0002) texture component had peaks inclined away from normal direction (ND), while at higher rolling temperatures the basal planes tended to align with the ND. The tensile strength was significantly influenced by the asymmetry ratio, reaching more than 340 MPa for a ratio of 1.9. Temperature and asymmetry ratio had a significant influence on the elongation, being possible to reach values around 30% for temperatures between 50 and 100 °C and asymmetry ratio of approximately 0.9 or temperature of 450 °C and asymmetry ratio equal to 1.9. Additionally, numerical simulations of symmetrical and asymmetrical rolling of AZ31 alloy sheets, performed through two proposed models via Finite Elements Method, demonstrated that higher levels of equivalent residual stress and equivalent deformation are developed in the asymmetrically rolled sheet, as a result of the significant shear deformation in the x-y plane observed at the centerline of the sheet for this case. Ellipsometric models were also proposed, through which it was possible to evaluate the composition and the evolution of oxide/hydroxide films formed on the AZ31 alloy surface during exposition to air and Na2SO4 aqueous solution.129 p.Moreira, Luciano Pessanhahttp://lattes.cnpq.br/5673024226638200Pereira, António M. de Bastoshttp://lattes.cnpq.br/0662491008549976Silva, Ladário dahttp://lattes.cnpq.br/3743563498830737Vincze , Gabriela TamaraFerreira, Elivelton Alveshttp://lattes.cnpq.br/9791486511562981Paula, Andersan dos Santoshttp://lattes.cnpq.br/9553552120828724Diniz, Saulo Brincohttp://lattes.cnpq.br/9807741117928143http://lattes.cnpq.br/6214883523899473Almeida, Darlene Souza da Silva2022-12-01T12:19:33Z2022-12-01T12:19:33Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfALMEIDA, Darlene Souza da Silva. Desenvolvimento numérico e experimental de rotas de conformação via laminação assimétrica da liga de Mg AZ31. 2019. 129 f. 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