Influência da distribuição inicial das partículas de segunda fase na microestrutura e comportamento mecânico de uma liga A-Zn-Mg-Cu processada por deformação severa
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/51751 |
Resumo: | Diversos estudos comprovam que a relação resistência/peso em ligas de alumínio pode ser potencializada devido ao expressivo aumento de resistência mecânica pela aplicação de deformação plástica severa. Além disso, a condição inicial do material tende a influenciar o comportamento microestrutural e mecânico dessas ligas ao longo da deformação. Dessa forma, o presente trabalho busca demonstrar, por meio de experimentos práticos, o comportamento microestrutural e mecânico de uma liga de alumínio processada por HPT (high pressure torsion) sob diferentes condições microestruturais antes do processamento. O material foi processado à temperatura ambiente com 1/8, 1, 5, 30, 50 e 100 revoluções. Para avaliar as mudanças estruturais da liga, antes e após o processamento, foram realizados procedimentos de metalografia, seguidos de aquisição de imagens via microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e difração de raios-x (DRX). As análises das propriedades mecânicas e sua distribuição ao longo das amostras foram realizadas via ensaios de microdureza. Os resultados corroboram que a microestrutura inicial da liga antes do processamento por HPT interfere diretamente na evolução da estrutura e das propriedades mecânicas em cada grau de deformação. Para uma microestrutura inicial carregada de partículas de segunda fase, os resultados indicam expressivos refinamento e alongamento de grãos após grandes deformações (~100 voltas). Ademais, o material apresentou novo comportamento de curva de endurecimento se estabilizando em dois estágios, ao contrário das curvas convencionas com estabilização simples, que, normalmente, são reportadas e são aceitas na literatura para essa família de ligas. Atribui-se a esta nova curva de endurecimento a uma redução na mobilidade de contornos devido a segregação de solutos nesses sítios. Por outro lado, para uma microestrutura inicial solubilizada, com poucas partículas de segunda fase, a microestrutura apresentou grande refinamento logo nos primeiros estágios de deformação (~1 volta). Foi observada ocorrência de precipitação dinâmica, ao longo do processamento, levando a um pico de dureza entre 30-50 voltas de HPT. Posteriormente, com a dissolução dessas nanopartículas e com a predominância de fenômenos de recuperação, a liga apresentou uma diminuição nos valores da dureza para deformações ~ 100 voltas de HPT. |
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Pedro Henrique Rodrigues Pereirahttp://lattes.cnpq.br/4025356034594990Roberto Braga FigueiredoEric Marchezini MazzerPedro Paiva BritoPaula Cibely Alves FlausinoNatanael Geraldo e Silva AlmeidaCláudio Laudares Passos Silvahttps://lattes.cnpq.br/0200990290242496Igor Cuzzuol dos Santos2023-04-10T18:10:22Z2023-04-10T18:10:22Z2022-10-27http://hdl.handle.net/1843/51751orcid.org/0000-0002-5705-3854Diversos estudos comprovam que a relação resistência/peso em ligas de alumínio pode ser potencializada devido ao expressivo aumento de resistência mecânica pela aplicação de deformação plástica severa. Além disso, a condição inicial do material tende a influenciar o comportamento microestrutural e mecânico dessas ligas ao longo da deformação. Dessa forma, o presente trabalho busca demonstrar, por meio de experimentos práticos, o comportamento microestrutural e mecânico de uma liga de alumínio processada por HPT (high pressure torsion) sob diferentes condições microestruturais antes do processamento. O material foi processado à temperatura ambiente com 1/8, 1, 5, 30, 50 e 100 revoluções. Para avaliar as mudanças estruturais da liga, antes e após o processamento, foram realizados procedimentos de metalografia, seguidos de aquisição de imagens via microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e difração de raios-x (DRX). As análises das propriedades mecânicas e sua distribuição ao longo das amostras foram realizadas via ensaios de microdureza. Os resultados corroboram que a microestrutura inicial da liga antes do processamento por HPT interfere diretamente na evolução da estrutura e das propriedades mecânicas em cada grau de deformação. Para uma microestrutura inicial carregada de partículas de segunda fase, os resultados indicam expressivos refinamento e alongamento de grãos após grandes deformações (~100 voltas). Ademais, o material apresentou novo comportamento de curva de endurecimento se estabilizando em dois estágios, ao contrário das curvas convencionas com estabilização simples, que, normalmente, são reportadas e são aceitas na literatura para essa família de ligas. Atribui-se a esta nova curva de endurecimento a uma redução na mobilidade de contornos devido a segregação de solutos nesses sítios. Por outro lado, para uma microestrutura inicial solubilizada, com poucas partículas de segunda fase, a microestrutura apresentou grande refinamento logo nos primeiros estágios de deformação (~1 volta). Foi observada ocorrência de precipitação dinâmica, ao longo do processamento, levando a um pico de dureza entre 30-50 voltas de HPT. Posteriormente, com a dissolução dessas nanopartículas e com a predominância de fenômenos de recuperação, a liga apresentou uma diminuição nos valores da dureza para deformações ~ 100 voltas de HPT.In the literature, several studies have shown that the strength/weight ratio in aluminum alloys can be enhanced due to a significant increase in the mechanical strength by the application of severe plastic deformation techniques. Additionally, the material initial condition usually influences in the microstructural and mechanical behavior of these alloys throughout the deformation. Therefore, the present study aims to demonstrate, through practical experiments, the microstructural and mechanical behavior of an aluminum alloy processed by HPT (high pressure torsion) under different microstructural conditions before processing. The material was processed at room temperature with 1/8, 1, 5, 30, 50 and 100 HPT revolutions. To evaluate the alloy structural changes before and after processing, metallography procedures were performed followed by image acquisition via scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and x-ray diffraction (XRD). Analyses of the mechanical properties and their distribution throughout the samples were performed via microhardness tests. The results corroborate that the alloy initial microstructure before HPT processing directly interferes in the evolution of the structure and in the mechanical properties along deformation. For an initial microstructure with full amount of second phase particles, the results indicate an expressive grain refinement and elongation after large deformations (~100 turns). In addition, the material exhibits two distinct and consecutive hardening stages, unlike the conventional curves with only one stage, which are usually reported and accepted in the literature for aluminum alloys. This new strain hardening curve is attributed to a reduction in the grain boundary mobility due to the occurrence of solute segregation at the grain boundaries. On the other hand, for an initial solubilized microstructure with few second phase particles, the microstructure showed great refinement in the very first strain stages (~1 turn). Dynamic precipitation was observed throughout the processing leading to the occurrence of a hardness peak between 30-50 HPT turns. Subsequently, with the dissolution of these nanoparticles and predominance of recovery phenomena, the alloy showed a decrease in hardness values for strains up to ~100 HPT turns.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de MinasUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICAEngenharia metalúrgicaMetalurgia físicaLigas de alumínioTorçãoLigas de alumínioSegregaçãoDissoluçãoDurezaTorção sob alta pressãoRecuperaçãoPrecipitadosInfluência da distribuição inicial das partículas de segunda fase na microestrutura e comportamento mecânico de uma liga A-Zn-Mg-Cu processada por deformação severainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/51751/4/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD54ORIGINALTese de Doutorado Igor - Repositório Final.pdfTese de Doutorado Igor - Repositório Final.pdfapplication/pdf5255697https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/51751/3/Tese%20de%20Doutorado%20Igor%20-%20Reposit%c3%b3rio%20Final.pdfadc3b08413cfdf2d433c6775c1deb4deMD531843/517512023-04-10 15:10:22.659oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-04-10T18:10:22Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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