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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.97.2021.tde-18012022-175557
Document
Author
Full name
Gabriel Cotrim de Cesare Peinado
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Lorena, 2021
Supervisor
Committee
Baptista, Carlos Antonio Reis Pereira (President)
Hein, Luis Rogério de Oliveira
Marcomini, José Benedito
Torres, Marcelo Augusto Santos
Title in Portuguese
Efeitos do tratamento térmico de envelhecimento interrompido (T6I4) na tenacidade à fratura da liga de alumínio AA7050
Keywords in Portuguese
Envelhecimento interrompido
Ligas de alumínio
Método Chevron
Tenacidade à fratura
Abstract in Portuguese
Com a crescente demanda das indústrias automobilística, bélica e, principalmente, aeronáutica por materiais que apresentem resistência mecânica específica e tenacidade à fratura, as ligas de alumínio da série 7xxx estão sendo cada vez mais estudadas. Entre elas, destaca-se a liga AA7050 (Al, Zn, Mg e Cu), por exibir uma combinação sinérgica entre resistência mecânica e tenacidade à fratura e por ser termicamente tratável. No entanto, paulatinamente, o processo de envelhecimento natural compromete a tenacidade à fratura e a ductilidade da liga 7050, em sua condição comercial (T7451). Estudos recentes têm apontado indícios de que o tratamento térmico de envelhecimento interrompido (T6I4) pode melhorar a resistência da liga 7050, na presença de uma trinca, sem deteriorar suas propriedades mecânicas monotônicas. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo principal avaliar os efeitos do tratamento T6I4 na tenacidade à fratura, determinada por meio de uma metodologia pouco difundida na literatura (método do entalhe em V ou Chevron, ASTM E1304-97, 2020), da liga 7050. Dentro desse contexto, um lote da liga 7050, em seu estado fornecido, teve sua microdureza Vickers e as micrografias de suas três faces medida e analisadas, respectivamente. Verificou-se que a face longitudinal, em relação à direção de laminação, apresentou os maiores valores de microdureza, devido à presença de regiões centrais com grãos maiores e encruados. A análise estatística da microdureza das amostras da AA7050 tratadas, em nove condições, revelou que a melhor combinação de tempos para a primeira e segunda etapas do tratamento T6I4 seria: 145 ºC, por 30 minutos, e 65 ºC, por 72 horas. A confecção do entalhe em V nos corpos de prova da liga 7050 foi realizada a partir de um estudo prévio acerca da variação da dureza em cada uma das faces. A configuração dos corpos de prova que apresentou menor gradiente de dureza e maior valor médio dessa propriedade foi a LS, sendo, portanto, a escolhida para a produção do entalhe Chevron. Os ensaios de tenacidade à fratura realizados indicaram que o tratamento T6I4 - 24 horas aumentou o valor do Fator Intensidade de Tensões (KQvM = 125,3 ± 5,1 MPam0,5) em relação ao da condição recebida (KQvM = 85,0 ± 4,4 MPam0,5) da liga 7050. Por outro lado, o envelhecimento interrompido, quando realizado por 72 horas, proporcionou aos precipitados maior tempo para engrossamento, fazendo com que a capacidade de absorver deformação plástica fosse prejudicada (KQvM = 106,3 ± 9,9 MPam0,5).
Title in English
Influence of interrupted aging T6I4 on fracture toughness of AA7050 chevron notched specimens
Keywords in English
Aluminum alloys
Chevron notched specimens' method
Fracture toughness
Interrupted aging
Abstract in English
With the growing demand from the automotive, war and, mainly, aerospace industries for materials that combine specific mechanical strength and fracture toughness, aluminum alloys such as those of the 7xxx series are being increasingly studied. Among them, AA7050 (Al, Zn, Mg and Cu) stands out, for presenting a synergistic combination between mechanical resistance and fracture toughness and for being able to thermally treated. However, along years, the natural aging process harms the fracture toughness and ductility of AA7050, in its commercial condition (T7451). Recent papers have pointed out that interrupted aging (T6I4) can improve the capacity of allocate plastic strain of AA7050, without deteriorating its monotonic mechanical properties. In this sense, the present work had as main goal to evaluate the effects of the T6I4 on fracture toughness, determined using a methodology that is not widespread in literature (Chevron notch or V-notch, ASTM E1304-97, 2020), of AA7050. Within this context, AA7050, in its supplied state, had its Vickers microhardness and the micrographs of its three faces measured and analyzed, respectively. It was found that the longitudinal face, towards the rolled direction, had the highest microhardness values, due to the presence of central regions with larger grains, which are directly related to material hardening. The statistical analysis of the microhardness of AA7050 samples treated in nine conditions revealed that the best combination of times for the first and second stages of the T6I4 would be: 145 ºC, for 30 minutes, and 65 ºC, for 72 hours. Chevron notch was made in AA7050 specimens after a study about the variation of hardness in each of the faces. The configuration of specimens that presented the lowest hardness gradient and the highest mean value of this property was LS, being, therefore, the chosen one for the production of the V-notch. The fracture toughness tests performed indicated that the T6I4 - 24 hours increased the value of the Stress Intensity Factor (KQvM = 125.3 ± 5.1 MPam0.5) in relation to the commercial condition (KQvM = 85.0 ± 4.4 MPam0.5) of AA7050. On the other hand, the interrupted aging, when carried out for 72 hours, gave to the precipitates more time for coarsening, and, consequently, KQvM value decreased (125.3 ± 5.1 MPam0.5).
 
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Publishing Date
2022-01-18
 
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