Orientador: Rubens Caram Junior

Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Ligas do sistema Ti-Cu com composições próximas à eutetóide exibem potencial para aplicações estruturais, pois apresentam interessantes propriedades mecânicas, baixa densidade e alta resistência à corrosão. O comportamento mecânico dessas ligas depende diretamente das condições de...

Resumo: Ligas do sistema Ti-Cu com composições próximas à eutetóide exibem potencial para aplicações estruturais, pois apresentam interessantes propriedades mecânicas, baixa densidade e alta resistência à corrosão. O comportamento mecânico dessas ligas depende diretamente das condições de processamento e tratamentos térmicos aplicados. Em condições de equilíbrio, a microestrutura dessas ligas é formada pela fase ? e pelo composto intermetálico Ti2Cu. Dependendo das condições de processamento, estruturas metaestáveis podem ser formadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes tratamentos térmicos na microestrutura e nas propriedades mecânicas de ligas Ti-Cu. Inicialmente, amostras com composições hipoeutetóide, eutetóide e hipereutetóide foram resfriadas a partir de altas temperaturas em um dispositivo de ensaio Jominy modificado e por ensaios de "splat colling". Na sequência, ensaios de envelhecimento aplicados a amostras com microestruturas metaestáveis também foram realizados. A caracterização das amostras envolveu microscopia óptica, eletrônica de varredura e de transmissão, difração de raios-X, tomografia atômica tridimensional e ensaios mecânicos. Os resultados obtidos indicam que altas taxas de resfriamento resultam na formação de microestruturas formadas por martensita ? ' e pelo composto Ti2Cu com composições diferentes das de equilíbrio. O módulo de elasticidade não apresentou variação com a taxa de resfriamento. Resultados de envelhecimento sugerem que o máximo valor de dureza Vickers e de resistência mecânica correspondem à perda de coerência entre os precipitados do composto intermetálico Ti2Cu e a matriz de fase ?

Abstract: Alloys in the Ti-Cu system with compositions close to the eutectoid exhibit potential for structural applications because they present interesting mechanical properties, low density and high corrosion resistance. The mechanical behavior of these alloys depends directly on the processing...

Abstract: Alloys in the Ti-Cu system with compositions close to the eutectoid exhibit potential for structural applications because they present interesting mechanical properties, low density and high corrosion resistance. The mechanical behavior of these alloys depends directly on the processing conditions and heat treatments applied. Under equilibrium conditions, the microstructure of these alloys is formed by the ? phase and the Ti2Cu intermetallic compound. Depending on the processing conditions imposed, metastable structures may be formed. The aim of this study was to evaluate the effect of different heat treatments on the microstructure and mechanical properties of Ti-Cu alloys. Initially, sample of hypoeutectoid, eutectoid and hypereutetoid compositions were cooled from high temperatures by in a modified Jominy test setup and by the "splat cooling technique". Following, aging heat treatments were applied to the samples with metastable microstructures. The sample's characterization included optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction, 3-dimensional atomic tomography and mechanical testing. The results suggests that high cooling rates result in the formation of microstructures formed by martensite ? ' and the Ti2Cu compound with compositions different from the equilibrium composition. The elastic modulus does not vary with the cooling rate. Aging results suggest that the maximum values of Vickers hardness and mechanical strength correspond to the loss of coherence between the Ti2Cu intermetallic compound precipitates and the ? phase matrix