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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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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)
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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