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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

(SMM-EESC-USP)

“ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

AERONÁUTICA I – SMM 0181 ”

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SIFONAMENTO DO

ALUMÍNIO LÍQUIDO

CORTE DA CAPA DE

ALUMÍNIO SÓLIDO

FORMADO SOBRE A

POÇA LÍQUIDA

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O VALOR DA DENSIDADE

( PROPRIEDADES ESPECÍFICAS )

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ASPECTOS MICROESTRUTURAIS DAS LIGAS DE AL

Microscopia Eletrônica de

Transmissão de Liga de

Alumínio Utilizada na

Fuselagem e Asa de um Boeing

767: 7150-T761 (Zn, Cu, Mg,

Zr); Fase Clara = Solução

Sólida de Al e Fase Dispersa

Escura = Precipitados

Coerentes MgZn2 (2o Fase /

Intermetálico).

Aumento: Ordem de 100.000 X

(a) Inclusões (Intermetálicos) de

FeAl3 em Liga de Alumínio; (b)

Precipitados de Mg2Si.

Aumentos: Ordem de 350 e 75 X

CONTORNO DE GRÃO

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TRATAMENTOS TÉRMICOS DE ENDURECIMENTO

PARA REFORÇO DE LIGAS DE AL AERONÁUTICAS

Diagrama de Fases Al-Cu e Microestruturas Resultantes do Resfriamento da Liga Al-4wt% Cu. A Segunda Fase Precipitada é um Composto Intermetálico Frágil CuAl2 numa

Proporção de 7,5wt%. No Entanto, no Resfriamento ela Não se Apresenta na Forma Dispersa, Ideal para Gerar Endurecimento e Reforco Adequados a Liga, mas Sim em

Contornos de Grão, Constituindo Pois um Caminho Preferencial Fragil para Propagacao de Trincas, Semelhante a Cementita de Contornos de Perlita em Aços Hipereutetóides

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TRATAMENTOS TÉRMICOS DE ENDURECIMENTO

PARA REFORCO DE LIGAS DE AL AERONÁUTICAS

Gráfico Tempo vs. Temperatura dos Processos de Solubilização e de

Precipitação para uma Liga Endurecivel por Segunda Fase Dispersa

Diagrama de Fases Al-Cu, na Porção Rica em

Alumínio (Solução Sólida de Al) Mostrando as Três

Etapas do Tratamento Térmico de

Envelhecimento e as Microestruturas

Resultantes

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Liga de grau aeronáutico e alta resistência Al-2024-T3

4,4% cobre

1,5% magnésio

0,6% manganês

93,5% alumínio

T3 = solubilizado, trabalhado a frio e envelhecido

naturalmente até uma condição substancialmente

estável.

Fusão de eutéticos em contornos de grão

(particularmente sob altas taxas da aquecimento

devido a efeitos de inércia), problemas de oxidação

devida à umidade e presença de enxôfre, risco de

crescimento de grão…

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EFEITOS DOS MECANISMOS DE

REFORÇO NO ALUMÍNIO E SUAS LIGAS

1 psi = 10-3 ksi = 1 lbf / pol2 = 0,006895 MPa 1 lbf = 4,448 N = 0,453 kgf

1 MPa = 1 MN / m2 = 1 N / mm2 = 145 psi 1 m = 39,4 pol

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MICRO-MECANISMOS DE ENDURECIMENTO DA LIGA

(a) A Estrutura de um Precipitado Não-Coerente

Não Tem Qualquer Relação com a Estrutura da Matriz

Envolvente; (b) A do Precipitado Coerente

Guarda uma Relação Muito Bem Definida com a da

Solução Sólida Envolvente

Assim, o Raio de Ação da Primeira (Não-Coerente), no Impedimento-Restrição ao

Movimento de Discordâncias na Matriz (Solução Sólida),

Limita-se Exatamente ao seu Tamanho Físico, Enquanto que o da Coerente e Muito

Mais Amplo e Efetivo

Vários Estágios do Processo de Formação de Fases Precipitadas: (I) Solução Sólida Supersaturada, (II) Fases de Transição Apresentando Níveis Crescentes de Coerência

com a Matriz, (III) Fase de Equilibrio (Incoerente com a Matriz, e, Portanto, com Reduzido Efeito, Altamente Localizado, na Restrição ao Movimento de Discordâncias)

I

II

III

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Características de Endurecimento-Reforço por Precipitação em uma Liga de Al para 4 Distintas Temperaturas de Envelhecimento. A 190oC Otimiza-se a

Máxima Resistência da Liga (que Cresce com a Redução da Temperatura) e o Período de Tempo para uma Máxima Resistência (Maior Controle do Processo), sem Introduzir Tensões Residuais Distorsivas e/ou Gradiente de Precipitação no Componente (Altas Temperaturas e Processo Rápido), num Tempo Aceitável em

Termos de Produtividade (1 a 2 Horas)

ENDURECIMENTO OU REFORÇO DA LIGA

EM FUNÇÃO DO TEMPO E TEMPERATURA DE

TRATAMENTO TÉRMICO

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PRÁTICA

PRÁTICA 4 – ENSAIO DE IMPACTO

LABORATÓRIOS DE PROPRIEDADES

MECANICAS DO SMM