Influência da distribuição inicial das partículas de segunda fase na microestrutura e comportamento mecânico de uma liga A-Zn-Mg-Cu processada por deformação severa

dc.creatorIgor Cuzzuol dos Santos
dc.date.accessioned2023-04-10T18:10:22Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:04:15Z
dc.date.available2023-04-10T18:10:22Z
dc.date.issued2022-10-27
dc.description.abstractIn the literature, several studies have shown that the strength/weight ratio in aluminum alloys can be enhanced due to a significant increase in the mechanical strength by the application of severe plastic deformation techniques. Additionally, the material initial condition usually influences in the microstructural and mechanical behavior of these alloys throughout the deformation. Therefore, the present study aims to demonstrate, through practical experiments, the microstructural and mechanical behavior of an aluminum alloy processed by HPT (high pressure torsion) under different microstructural conditions before processing. The material was processed at room temperature with 1/8, 1, 5, 30, 50 and 100 HPT revolutions. To evaluate the alloy structural changes before and after processing, metallography procedures were performed followed by image acquisition via scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and x-ray diffraction (XRD). Analyses of the mechanical properties and their distribution throughout the samples were performed via microhardness tests. The results corroborate that the alloy initial microstructure before HPT processing directly interferes in the evolution of the structure and in the mechanical properties along deformation. For an initial microstructure with full amount of second phase particles, the results indicate an expressive grain refinement and elongation after large deformations (~100 turns). In addition, the material exhibits two distinct and consecutive hardening stages, unlike the conventional curves with only one stage, which are usually reported and accepted in the literature for aluminum alloys. This new strain hardening curve is attributed to a reduction in the grain boundary mobility due to the occurrence of solute segregation at the grain boundaries. On the other hand, for an initial solubilized microstructure with few second phase particles, the microstructure showed great refinement in the very first strain stages (~1 turn). Dynamic precipitation was observed throughout the processing leading to the occurrence of a hardness peak between 30-50 HPT turns. Subsequently, with the dissolution of these nanoparticles and predominance of recovery phenomena, the alloy showed a decrease in hardness values for strains up to ~100 HPT turns.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/51751
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEngenharia metalúrgica
dc.subjectMetalurgia física
dc.subjectLigas de alumínio
dc.subjectTorção
dc.subject.otherLigas de alumínio
dc.subject.otherSegregação
dc.subject.otherDissolução
dc.subject.otherDureza
dc.subject.otherTorção sob alta pressão
dc.subject.otherRecuperação
dc.subject.otherPrecipitados
dc.titleInfluência da distribuição inicial das partículas de segunda fase na microestrutura e comportamento mecânico de uma liga A-Zn-Mg-Cu processada por deformação severa
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Roberto Braga Figueiredo
local.contributor.advisor-co1Eric Marchezini Mazzer
local.contributor.advisor1Pedro Henrique Rodrigues Pereira
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4025356034594990
local.contributor.referee1Pedro Paiva Brito
local.contributor.referee1Paula Cibely Alves Flausino
local.contributor.referee1Natanael Geraldo e Silva Almeida
local.contributor.referee1Cláudio Laudares Passos Silva
local.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/0200990290242496
local.description.resumoDiversos estudos comprovam que a relação resistência/peso em ligas de alumínio pode ser potencializada devido ao expressivo aumento de resistência mecânica pela aplicação de deformação plástica severa. Além disso, a condição inicial do material tende a influenciar o comportamento microestrutural e mecânico dessas ligas ao longo da deformação. Dessa forma, o presente trabalho busca demonstrar, por meio de experimentos práticos, o comportamento microestrutural e mecânico de uma liga de alumínio processada por HPT (high pressure torsion) sob diferentes condições microestruturais antes do processamento. O material foi processado à temperatura ambiente com 1/8, 1, 5, 30, 50 e 100 revoluções. Para avaliar as mudanças estruturais da liga, antes e após o processamento, foram realizados procedimentos de metalografia, seguidos de aquisição de imagens via microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e difração de raios-x (DRX). As análises das propriedades mecânicas e sua distribuição ao longo das amostras foram realizadas via ensaios de microdureza. Os resultados corroboram que a microestrutura inicial da liga antes do processamento por HPT interfere diretamente na evolução da estrutura e das propriedades mecânicas em cada grau de deformação. Para uma microestrutura inicial carregada de partículas de segunda fase, os resultados indicam expressivos refinamento e alongamento de grãos após grandes deformações (~100 voltas). Ademais, o material apresentou novo comportamento de curva de endurecimento se estabilizando em dois estágios, ao contrário das curvas convencionas com estabilização simples, que, normalmente, são reportadas e são aceitas na literatura para essa família de ligas. Atribui-se a esta nova curva de endurecimento a uma redução na mobilidade de contornos devido a segregação de solutos nesses sítios. Por outro lado, para uma microestrutura inicial solubilizada, com poucas partículas de segunda fase, a microestrutura apresentou grande refinamento logo nos primeiros estágios de deformação (~1 volta). Foi observada ocorrência de precipitação dinâmica, ao longo do processamento, levando a um pico de dureza entre 30-50 voltas de HPT. Posteriormente, com a dissolução dessas nanopartículas e com a predominância de fenômenos de recuperação, a liga apresentou uma diminuição nos valores da dureza para deformações ~ 100 voltas de HPT.
local.identifier.orcidorcid.org/0000-0002-5705-3854
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas

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