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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.85.2020.tde-14092020-114646
Document
Author
Full name
Bárbara Victoria Gonçalves de Viveiros
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Costa, Isolda (President)
Abreu, Caio Palumbo de
Antunes, Renato Altobelli
Title in Portuguese
Resistência à corrosão das ligas de alumínio AA2050-84 e AA7050-T7451 soldadas por fricção e mistura
Keywords in Portuguese
ligas de alumínio
resistência à corrosão
soldagem por fricção e mistura
técnica de varredura do eletrodo seletivo de íons (SIET)
técnica de varredura do eletrodo vibratório (SVET)
Abstract in Portuguese
As ligas de alumínio mais comumente usadas na indústria aeronáutica são as das séries 2XXX e 7XXX, devido às suas boas propriedades mecânicas relacionadas à adição de elementos de liga que levam ao endurecimento. Algumas partes das aeronaves envolvem o uso de ligas de ambas as séries unidas por rebites, uma vez que as liga de alumínio apresentam baixa soldabilidade. O uso de rebites resulta em um aumento significativo no peso das aeronaves. Uma alternativa ao uso de rebites é soldar as ligas por soldagem por fricção e mistura, FSW. Pelo uso dessa técnica, os materiais não atingem seu ponto de fusão. No entanto, o FSW leva a alterações na microestrutura devido à deformação plástica em altas temperaturas às quais as ligas de alumínio são expostas a esse processo de soldagem. Isso causa alterações na resistência mecânica e na resistência à corrosão dessas ligas. Neste trabalho, a resistência à corrosão das ligas AA2050-T84 e AA7050-T7451 soldadas por FSW foi investigada usando soluções contendo cloreto. A solda produziu zonas com diferentes microestruturas nas duas ligas. Essas zonas são conhecidas como: zona termicamente afetada (ZTA), zona termomecanicamente afetada (ZTMA) e zona de mistura (ZM). Foram estudadas a resistência à corrosão e a microestrutura das ligas como recebidas. A microdureza foi obtida na seção transversal e na superfície superior da solda, e as medidas identificaram diferenças significativas entre as zonas. A caracterização da resistência à corrosão foi realizada por ensaios eletroquímicos, pela técnica de visualização em gel e ensaios de imersão. As técnicas eletroquímicas locais utilizadas neste estudo foram a técnica de varredura do eletrodo vibratório (SVET) e a técnica de varredura do eletrodo seletivo de íons (SIET). Os resultados mostraram que a zona mais ativa eletroquimicamente, na seção transversal das ligas soldadas, foi a ZTMA. Esta zona correspondeu à transição entre as duas ligas. Para a superfície superior das ligas soldadas, a zona mais ativa eletroquimicamente correspondeu à transição entre as zonas ZTMA e ZTA na liga AA7050. A alta atividade eletroquímica nessa última zona foi relacionada à formação de precipitados de endurecimento na ZTA do AA7050, enquanto na seção transversal, a alta atividade foi devida ao acoplamento galvânico entre as duas ligas. No acoplamento galvânico, a liga AA7050 atuou como ânodo e a AA2050, como cátodo. Quando as duas ligas, AA2050 e AA7050, foram expostas separadamente às soluções 0,005 mol.L-1 de NaCl ou 3,5% (massa) de NaCl e testadas por técnicas eletroquímicas localizadas e por ensaios de imersão, a liga AA2050 apresentou maior atividade eletroquímica em comparação com a liga AA7050, devido ao maior teor de precipitados micrométricos na liga AA2050. Esta última liga foi protegida catodicamente quando acoplada à liga AA7050.
Title in English
Corrosion resistance in aluminum alloys AA2050-T84 and AA7050-T7451 welded by friction stir welding
Keywords in English
aluminum alloys
corrosion resistance
friction stir welding
scanning ion-selective electrode technique (SIET)
scanning vibrating electrode technique (SVET)
Abstract in English
The most commonly used aluminum alloys in the aeronautic industry are those of the 2XXX and 7XXX series, due to their good mechanical properties related to addition of alloying elements that lead to hardening. Some parts of aircrafts involve the use of alloys of both series joined by rivets since aluminum alloys present low weldability. The use of rivets results in a significant increase in aircrafts' weight. An alternative to the use of rivets is to weld the alloys by friction stir welding, FSW. By the use of this technique, the materials do not reach their melting point. However, FSW leads to microstructure changes due to the plastic deformation at high temperatures to which the aluminum alloys are exposed during this welding process. This causes changes in the mechanical resistance and corrosion resistance of these alloys. In this work the corrosion resistance of the AA2050-T84 and AA7050-T7451 alloys welded by FSW was investigated using chloride solutions. The weld produced different microstructure zones in the two alloys. These zones are known as heat affected zone (ZTA), thermomechanically affected zone (ZTMA) and stir zone (ZM). The corrosion resistance, microstructure and microhardness of the welded alloys, besides the alloys as received, were studied. Microhardness obtained at cross section and at the top surface of the weld, these measurements identified significant differences between the zones. The characterization of the corrosion resistance was carried out by electrochemical tests, agar gel visualization test and immersion tests. Localized electrochemical techniques were also used in this work, specifically scanning vibrating electrode technique (SVET) and scanning ion-selective electrode technique (SIET). The results showed that the most electrochemically active zone at the cross-section of the welded alloys was the ZTMA. This zone corresponded to the transition between the two alloys. For the top surface of the welded alloys, the most electrochemically active zone corresponded to the transition between ZTMA and ZTA zones of the AA7050. The high electrochemical activity of this last zone was related to the formation of hardening precipitates at the ZTA of the AA7050, whereas for the cross-section area, the high activity was due to the galvanic coupling between the two alloys. In the galvanic coupling, the AA7050 alloy acted as anode, and the AA2050, as the cathode. When the two alloys, AA2050 and AA7050, were exposed separately to 0.005 mol.L-1 NaCl or 3.5 (wt%) NaCl solutions and tested by localized electrochemical techniques and by immersion tests, the AA2050 alloy showed higher electrochemical activity compared to the AA7050 alloy due to the higher content of micrometric precipitates in the AA2050 alloy. This last alloy was cathodically protected when coupled to the AA7050 alloy.
 
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Publishing Date
2020-09-22
 
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