Orientador: Ana Maria Martinez Nazar

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas

Resumo: Discute-se os efeitos de tratamentos termomecânicos (TTM) na microestrutura, nas propriedades mecânicas e nos mecanismos de deformação e fratura em uma liga de alumínio de alta resistência - 7050-T76. Obtêm-se previamente materiais com microestruturas recristalizada, parcialmente...

Resumo: Discute-se os efeitos de tratamentos termomecânicos (TTM) na microestrutura, nas propriedades mecânicas e nos mecanismos de deformação e fratura em uma liga de alumínio de alta resistência - 7050-T76. Obtêm-se previamente materiais com microestruturas recristalizada, parcialmente recristalizada e não recristalizada, através de TTM. Os mecanismos de recristalização e recuperação envolvidos são estudados em MET, incluindo a técnica de recristalização in situ. Avalia-se as propriedades mecânicas através de testes em tração monotônica e tenacidade à fratura (COD). O estudo dos mecanismos operantes no modo de deformação e fratura é efetuado utilizando-se Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET) e análise de textura por Raio X. Desenvolve-se também um método para obtenção de amostras em folhas finas, para o estudo de tração in situ em MET. O estudo da recristalização in situ no material previamente superenvelhecido e laminado a 250ºC, mostra que a nucleação da recristalização origina-se em torno de partículas grosseiras (> 0,5 mm), formando pequenas células com alta densidade de discordâncias e, prossegue através de um processo de poligonização. O crescimento posterior do núcleo de recristalização ocorre somente após a solubilização dos precipitados de equilíbrio, os quais atuam no sentido de impedir a movimentação da interface entre a região recristalizada e deformada. A origem do processo de recuperação no material previamente solubilizado e laminado a 400ºC, deve-se ao efeito produzido pelas partículas finas que precipitam durante a laminação; as mesmas atuam no sentido de dificultar a movimentação de contornos de baixo ângulo e de discordâncias redundantes, impedindo a ocorrência de recristalização. A melhor combinação de propriedades de tração e tenacidade à fratura é obtida no material com microestrutura não recristalizada. As três microestruturas apresentam deslizamento planar, mas a não recristalizada é a única em que não ocorre concentração de deformação em contornos de grãos, apresentando fratura predominantemente transgranular. Isto é atribuído à maior facilidade de transferência de plasticidade entre grãos adjacentes, devido ao menor grau de desorientação entre as bandas de deslizamento dos mesmos. Constata-se, através de observações in situ em MET, que a propagação intergranular da trinca, em microestrutura recristalizada, ocorre em zonas livres de precipitados vizinhas aos contornos de grãos e, que a nucleação de vazios é devido à decoesão interfacial em precipitados de equilíbrio termodinâmico, auxiliada pela concentração de deformação em contornos de grãos. Já na microestrutura não recristalizada, a trinca transgranular propaga-se de modo dútil através da ruptura dos lingotamentos, entre a ponta arredondada da trinca e microvazios nucleados dentro da zona plástica.

Abstract: The effect of Thermomechanical Treatment on the microstructure, mechanical behaviour and fracture mechanism of the high strength aluminum alloy 7050-T76 was investigated. Materials with recrystallized, partially recrystallized and unrecrystallized micro structure were previouly produced by...

Abstract: The effect of Thermomechanical Treatment on the microstructure, mechanical behaviour and fracture mechanism of the high strength aluminum alloy 7050-T76 was investigated. Materials with recrystallized, partially recrystallized and unrecrystallized micro structure were previouly produced by thermomechanical treatment and their mechanism was studied using TEM, including in situ recrystallization. The mechanical behaviour was evaluated by monotonic tensile properties and fracture toughness (COD). Several technics were used to study the fracture mechanism; SEM, TEM and in situ TEM, for this, it was developed a method to prepare the samples, also texture analyses was included. The in situ recrystallization on the pre-aging material, rolling at 250ºC, has shown that the origin of the recrystallization nucleated at coarse particles (> 0,5 mm) as small cells of high dislocation density and proceeds by a poligonization process. The small particles inhibit recrystallization then, further nuclei grows only after solubilization of these particles. In the unrecrystallized structure, produced by rolling at 400ºC in previous solutioned material, the small particles precipitated during rolling are a barrier to the low angle boundary and redundant dislocation movement and avoid recrystallization. Materials processed to produce unrecrystallized grain structure show a significant mechanical behaviour improvment over the recrystallized material. All of the materials have planar slip and a clear tendency toward strain localization in the partially recrystallized and recrystallized material. The fracture mode in the unrecrystallized material is almost completely transgranular. This is due to the easy transfer of plasticity to adjacent grain that are favorabily oriented. In situ TEM observation shows that once the crack is nucleated, the intergranular propagation in the recrystallized material occurs along the precipitated free zone (PFZ), aided by coalescence of void nucleated by decohesion of the grain boundary precipitates. In the unrecrystallized material the transgranular crack propagation proceeds in a ductil mode by the rupture of the intervening ligaments from the tip of the crack (previously blunted by plastic flow) and the voids nucleated inside the plastic zone.