Microstructural and mechanical characterization of a Mg-1wt%Mn1t%Nd alloy processed by high-pressur torsion
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/42080 |
Resumo: | O magnésio é o metal estrutural mais leve, apresentando uma alta resistência específica e oferecendo um considerável potencial para aplicações automotivas e aeroespaciais. No entanto, o seu uso permanece restrito devido a sua baixa formabilidade à temperatura ambiente e a sua baixa resistência mecânica. Para melhorar as propriedades do Mg, algumas das alternativas viáveis são adicionar elementos terras-raras às suas ligas e submeter o material à deformação plástica severa. O presente trabalho investiga a evolução microestrutural e mecânica da liga Mg-1%Mn-1%Nd em peso processada por torção sob alta pressão, e a microestrutura foi caracterizada por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. A segregação dos elementos de liga foi avaliada com imagens de campo escuro de alto ângulo, e é tipicamente relacionada a uma maior dureza e estabilidade térmica, o que aumenta o interesse em entender sua formação. Os resultados mostram que o Nd segrega rapidamente para os contornos de grão nos estágios iniciais de deformação, enquanto o Mn, que estava disperso em pequenas partículas no material inicial, sofre uma fragmentação lenta, formando nanopartículas distribuídas por toda a microestrutura e segregando para os contornos de uma maneira distintamente mais lenta do que os átomos de Nd. A evolução da microdureza mostra um rápido aumento da resistência mecânica para níveis baixos de deformação, até a sua saturação. Sugere-se que o Mn desempenhe um papel com pouca relevância na contribuição para o aumento de resistência dessa liga, pois o lento desenvolvimento de nano-aglomerados e segregações desse elemento não afeta de forma relevante a dureza. |
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Microstructural and mechanical characterization of a Mg-1wt%Mn1t%Nd alloy processed by high-pressur torsionCaracterização microestrutural e mecânica de uma liga de Mg-1%Mn-1%Nd em peso processada por torção sob alta pressãoMagnesium alloySevere plastic deformationHigh-pressure torsionSegregationEngenharia metalúrgicaMetalurgia físicaDeformações e tensõesMagnésioO magnésio é o metal estrutural mais leve, apresentando uma alta resistência específica e oferecendo um considerável potencial para aplicações automotivas e aeroespaciais. No entanto, o seu uso permanece restrito devido a sua baixa formabilidade à temperatura ambiente e a sua baixa resistência mecânica. Para melhorar as propriedades do Mg, algumas das alternativas viáveis são adicionar elementos terras-raras às suas ligas e submeter o material à deformação plástica severa. O presente trabalho investiga a evolução microestrutural e mecânica da liga Mg-1%Mn-1%Nd em peso processada por torção sob alta pressão, e a microestrutura foi caracterizada por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. A segregação dos elementos de liga foi avaliada com imagens de campo escuro de alto ângulo, e é tipicamente relacionada a uma maior dureza e estabilidade térmica, o que aumenta o interesse em entender sua formação. Os resultados mostram que o Nd segrega rapidamente para os contornos de grão nos estágios iniciais de deformação, enquanto o Mn, que estava disperso em pequenas partículas no material inicial, sofre uma fragmentação lenta, formando nanopartículas distribuídas por toda a microestrutura e segregando para os contornos de uma maneira distintamente mais lenta do que os átomos de Nd. A evolução da microdureza mostra um rápido aumento da resistência mecânica para níveis baixos de deformação, até a sua saturação. Sugere-se que o Mn desempenhe um papel com pouca relevância na contribuição para o aumento de resistência dessa liga, pois o lento desenvolvimento de nano-aglomerados e segregações desse elemento não afeta de forma relevante a dureza.Magnesium is the lightest structural metal with a high strength-to-mass ratio, offering considerable potential for automotive and aerospace applications. However, its use remains restricted due to its poor formability at room temperature and low strength. To improve the properties of Mg, some of the viable alternatives are alloying with rare-earth elements and subjecting the material to severe plastic deformation. The present work investigated the microstructural and mechanical evolution of a Mg-1wt% Mn-1wt%Nd processed by high-pressure torsion, and its microstructure was characterized by X-ray diffraction, scanning, and transmission electron microscopy. The segregation of alloying elements was observed with high-angular annular dark-field images, and it is typically related to higher hardness and thermal stability, enhancing the interest in understanding their formation. The results show that Nd readily segregates to grain boundaries in early stages of deformation, while Mn, which was dispersed as small particles in the starting material, undergoes slow fragmentation forming nanoparticles distributed throughout the microstructure, and segregates to boundaries in a distinctly more sluggish manner than Nd atoms. The evolution of microhardness shows a rapid increase in strength at low imposed strains until reaching saturation. It is suggested that Mn plays only a minor role in the contribution to the strength of this alloy because the slow development of nanoclusters and segregations of this element does not relevantly affect the hardness.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 SuperiorUniversidade Federal de Minas GeraisBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICAPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de MinasUFMGAugusta Cerceau Isaac Netahttp://lattes.cnpq.br/2746383155366023Roberto Braga FigueiredoPedro Henrique Rodrigues PereiraLuciano Andrey MontoroPaula Campos de Oliveira2022-05-30T19:07:09Z2022-05-30T19:07:09Z2020-09-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1843/42080enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMG2022-05-30T19:07:09Zoai:repositorio.ufmg.br:1843/42080Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2022-05-30T19:07:09Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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O magnésio é o metal estrutural mais leve, apresentando uma alta resistência específica e oferecendo um considerável potencial para aplicações automotivas e aeroespaciais. No entanto, o seu uso permanece restrito devido a sua baixa formabilidade à temperatura ambiente e a sua baixa resistência mecânica. Para melhorar as propriedades do Mg, algumas das alternativas viáveis são adicionar elementos terras-raras às suas ligas e submeter o material à deformação plástica severa. O presente trabalho investiga a evolução microestrutural e mecânica da liga Mg-1%Mn-1%Nd em peso processada por torção sob alta pressão, e a microestrutura foi caracterizada por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. A segregação dos elementos de liga foi avaliada com imagens de campo escuro de alto ângulo, e é tipicamente relacionada a uma maior dureza e estabilidade térmica, o que aumenta o interesse em entender sua formação. Os resultados mostram que o Nd segrega rapidamente para os contornos de grão nos estágios iniciais de deformação, enquanto o Mn, que estava disperso em pequenas partículas no material inicial, sofre uma fragmentação lenta, formando nanopartículas distribuídas por toda a microestrutura e segregando para os contornos de uma maneira distintamente mais lenta do que os átomos de Nd. A evolução da microdureza mostra um rápido aumento da resistência mecânica para níveis baixos de deformação, até a sua saturação. Sugere-se que o Mn desempenhe um papel com pouca relevância na contribuição para o aumento de resistência dessa liga, pois o lento desenvolvimento de nano-aglomerados e segregações desse elemento não afeta de forma relevante a dureza. |
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