Caracterização microestrutural das juntas soldadas por resistência em ligas metálicas amorfas à base de Zr

• Autor(a) principal: Soares, Carolina
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-08042020-111222/
• topic: Bulk metallic glasses; Crystallization sequence; Resistance upset butt welding; Sequência de cristalização; Soldagem de topo por resistência; Vidros metálicos maciços; Vitreloy-105; Vitreloy-105

Algumas ligas metálicas quando solidificados a taxas de resfriamento críticas apresentam estrutura amorfa, ao contrário dos metais tradicionais, cuja estrutura é cristalina. As primeira ligas metálicas amorfas desenvolvidas possuíam espessura micrométrica, uma vez que necessitavam de taxas de resfriamento superiores a 105 K/s. Com o avanço das pesquisas foram desenvolvidas ligas com maior tendência a formação vítrea e assim puderam ser produzidos os vidros metálicos maciços (VMM), cujas espessuras amorfas são superiores a 1 mm. Atualmente, esses materiais tem aplicações estruturais, eletrônicas, médicas e nas indústrias aeroespacial e de defesa. Entretanto, ainda existem limitações para seu uso, uma delas é sua baixa soldabilidade. Em geral, na soldagem dos VMM a resistência mecânica da junta é prejudicada pela formação de cristais decorrente do aporte térmico. Dessa forma, para a expansão da aplicação dos VMM, a liga comercial Vitreloy® 105 foi escolhida como foco do estudo da influência dos parâmetros de soldagem na microestrutura de suas juntas soldadas. A soldagem foi feita em uma máquina de soldagem de topo por resistência, também comercial. Como técnicas de caracterização microestrutural foram utilizadas a difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão aliadas à técnica de dispersão de energia por raios-X. Sendo que foram identificados quatro tipos de microestruturas de acordo com a densidade de corrente aplicada na soldagem, indicando a sequência de cristalização da junta. Na cristalização a primeira fase a ser formada é uma fase tetragonal polimórfica com a matriz, em seguida uma fase de Laves do tipo C14 composta por todos elementos da liga é formada. Com o aumento do aporte térmico a junta se torna totalmente cristalina e além das fases já citadas também se forma uma fase de Laves do tipo C16 e uma fase não identificada. As juntas também tiveram sua união metalúrgica avaliada por meio de ensaios de flexão seguidos pela sua análise fractográfica. A união foi completa apenas nos casos em que houve fusão das juntas, entretanto, nesses casos a junta se tornou bastante frágil e totalmente cristalina. Nos casos em que a cristalização foi apenas parcial não houve expulsão efetiva da camada oxidada da interface, assim, a união foi impedida em uma grande área. Também foi possível observar pela superfície de fratura que ocorreu má distribuição do calor na soldagem. Portanto, como pontos críticos para a melhoria da união metalúrgica tem-se o aumento da pressão de recalque e distribuição uniforme de temperatura ao longo da junta.