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Título: Comportamento mecânico e tenacidade à fratura de ligas de alumínio 2024 e 7075 submetidas a diferentes tempos de envelhecimento
Autor(es): Cavalcante, Felipe Fernandes
Palavras-chave: Ligas de alumínio;Tratamentos de envelhecimento;Comportamento mecânico;Tenacidade à fratura
Data do documento: 6-Mai-2016
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: CAVALCANTE, Felipe Fernandes. Comportamento mecânico e tenacidade à fratura de ligas de alumínio 2024 e 7075 submetidas a diferentes tempos de envelhecimento. 2016. 100f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: Heat treatable aluminum alloys may experience significant changes in mechanical properties depending on heat treatment developed. Futhermore, a few works discuss about this properties in underaged and overaged conditions, mainly about fracture toughness. Recently, some researches showed that some aluminum alloys in underaged conditions may indicate the self healing phenomenon, in other words, when streched mechanically, the material could present a closure, or a reduction in crack growth ratio due local compressive stress associated to dynamic precipitation. In this context, its valued the relationship between fracture toughness, mechanical properties and heat treatment in two aluminum alloys (2024-T351 e 7075-T651) when submitted to solubilization (480 ∘C for 2,5h) and artificial aging (145 ∘C for 8h, 10h, 12h, 16h and 24h for 2024-S1 named first set and 7075; and 190 ∘C for 1h, 3h, 5h, 8h and 12h for 2024-S2, second set), obtaining underaged, peak hardness and overaged conditions. The samples were featured using fracture toughness tests with a chevron notch, K𝐼𝐶𝑉 (ASTM E1304); tensile tests (ASTM E8/E8M) and Vickers hardness (ASTM E 384). In structural aspects, this alloys were featured using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), in microstructural aspects, using energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The micromechanisms of fracture surface on chevron samples are showed using SEM. After results, hardness and ultimate tensile stress showed maximum values between 3h and 5h (2024-S2) and approximately 10h and 12h (7075). About 2024-S2 alloy, it is showed the phenomenon of dynamic precipitation in delivery state, underaged and peak aged samples, due little peaks on stress-strain curves. However, in 2024 first and second sets, all results cannot be valid because the samples showed a significant change in fracture mode presenting a mix of mode I + mode II, futhermore, thickness B is not sufficient for attend ASTM E 1304. The 7075 aluminum alloy presented a distinguished behavior, showing independence in properties like fracture toughness and hadness mainly in overaged conditions, because as the hardness value increase in this condition, fracture toughness increased also. Besides that, K𝐼𝐶𝑉 values showed no much variation besides the different times of aging, despite this values are much high than delivery state condition. About micromechanisms of fracture, all conditions presented dimples, and cleavage fracture associated to coarse precipitates.
metadata.dc.description.resumo: Sabe-se que a grande parte das ligas de alumínio pode sofrer variações significativas em suas propriedades mecânicas dependendo do tratamento de envelhecimento realizado. Porém, poucos trabalhos apontam as características dessas ligas em condições subenvelhecidas e superenvelhecidas, principalmente em relação à tenacidade à fratura. Além disso, estudos recentes apontam que algumas ligas de alumínio subenvelhecidas podem sofrer uma espécie de auto cura, ou seja, esses materiais podem, quando solicitados devido a algum esforço externo, tender a um fechamento de algum defeito como uma trinca devido à precipitação dinâmica, o que aumentaria sua capacidade de resistir às solicitações. Neste contexto, neste trabalho é avaliada a relação entre a tenacidade à fratura e a resistência à tração e as condições de tratamentos térmicos de duas ligas de alumínio (2024-T351 e 7075-T651), tanto na condição de entrega quanto submetidas a tratamentos térmicos de solubilização (a 480 0C por 2,5 h) e envelhecimento artificial (145 0C por 8, 10, 16 e 24 h para a 7075, e 190 0C por 1, 3, 5, 8 e 12 h para a 2024), portanto, em condições de subenvelhecimento (abaixo do máximo de dureza), envelhecida (no ponto de máxima dureza) e superenvelhecimento (além do ponto de máxima dureza). Os materiais, nestas diferentes condições de processamento foram caracterizados do ponto de vista mecânico - através dos ensaios de tenacidade à fratura, utilizando a metodologia de entalhe chevron - KICVM (ASTM 1304), de tração uniaxial (ASTM E8M) e dureza HRB (ASTM E18) - e do ponto de vista estrutural, através da microscopia óptica, MEV e EDS. As microestruturas obtidas nas diferentes condições são avaliadas por MEV e DR-X. Os micromecanismos de fratura das amostras de tração e tenacidade à fratura são avaliados por MEV. Em relação à dureza verificou-se, para ambas as ligas, que ouve apenas um pequena tendência de redução dos valores obtidos para a amostras envelhecidas em relação ao estado de entrega. Os resultados dos ensaios de tração indicam também uma pequena redução da resistência das amostras envelhecidas, em relação ao estado de entrega. Estes resultados de dureza e tração indicam que a máxima resistência pode ser obtida para tratamentos de envelhecimento por 5 h (2024) e entre 10 e 12 h (7075). Os resultados de tenacidade à fratura mostram que não houve influência significativa dos tempos de envelhecimento de 8h, 10h, 16h e 24h sobre os valores de KICV para a liga 7075, apesar dos tratamentos de envelhecimento terem aumentado a tenacidade à fratura em relação ao estado de entrega. Em relação à liga 2024, nem todos os resultados de tenacidade à fratura puderam ser validados em função da trajetória de crescimento de trinca fora do regime de abertura (modo I), mesmo para corpos de prova de maiores dimensões. Este resultado indica que os diferentes tratamentos de envelhecimento da liga 2024 atuaram no sentido de aumentar a tenacidade do material, elevando a amplitude dos eventos inelásticos à frente da trinca.
URI: http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/21288
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