No presente trabalho foi avaliado o efeito do tratamento térmico na fluência na liga Ti-6Al-4V e na estrutura com maior resistência à fluência, foi aplicado o recobrimento como forma de barreira térmica - TBC (Thermal Barrier Coating). A liga Ti-6Al-4V, foi submetida a três diferentes condições de tratamentos térmicos, visando à obtenção das estruturas de Widmanstätten, Martensita e Bimodal. Em seguida foram realizados ensaios de fluência a 600C nas tensões de 125, 250 e 319 MPa para verificação da microestrutura com maior resistência à fluência. A estrutura de Widmanstätten apresentou maior resistência à fluência e foi realizado aplicação do recobrimento metal/cerâmico CoNiCrAlY+ZrO2 parcialmente estabilizada com ítria pela técnica de aspersão térmica nesta estrutura. As amostras com estrutura de Widmanstätten recobertas e não recobertas foram submetidas a ensaios de fluência ao ar na temperatura de 600C nas tensões de 125, 250 e 319 MPa e na tensão de 319 MPa para as temperaturas de 500 e 700C. Foram determinados os parâmetros e os mecanismos de fluência. A caracterização do material foi realizada através de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A estrutura de Widmanstättten com recobrimento apresentou melhor comportamento em fluência em relação a liga não recoberta com redução na taxa de fluência secundária e aumento no tempo de vida por fluência. Os valores dos expoentes de tensão obtidos variaram entre 3,58 e 5,63 e da energia de ativação por fluência entre 271,3 e 312,6 kJ/mol. Com bases nesses valores pode-se sugerir que o mecanismo de fluência é controlado por discordâncias. As análises fractográficas indicam que o mecanismo predominante é caracterizado pela formação e coalescência de microcavidades com forma e tamanhos variados, com o mecanismo de fratura dúctil prevalecendo em todas as condições.

O presente trabalho tem como objetivo a avaliação do comportamento em fluência da liga Ti-6Al-4V submetida ao tratamento superficial de nitretação por laser. Os resultados apresentam uma microestrutura formada na nitretação por laser constituída de três regiões distintas: zona fundida pelo laser, zona afetada pelo calor e substrato não afetado da liga Ti-6Al-4V. A zona fundida pelo laser consiste de uma fina e contínua camada de TiN com um crescimento perpendicular de dendritas de TiN e TiN0,3 numa matriz martensítica ?';-Ti, sendo a martensita também a principal constituinte da zona afetada pelo calor. A dureza média aumentou de 340 HV, da liga sem tratamento, para até 1.100 HV, no topo da superfície do material nitretado por laser. Este aumento de dureza está relacionado à presença da fase TiN. A rugosidade média Ra aumentou de 0,46 m, quando sem tratamento, para 6,60 m, após nitretação por laser. A liga nitretada por laser foi submetida a ensaios de fluência nas condições de temperatura de 500C, 600C e 700C na faixa de tensão de 125 MPa a 520 MPa. São determinados os parâmetros e os mecanismos de fluência, podendo-se estabelecer uma análise comparativa com os resultados obtidos da mesma liga sem tratamento, em estudos anteriores. A liga nitretada por laser apresenta melhor comportamento em fluência em relação à liga não tratada, com redução na taxa de fluência secundária e aumento no tempo de vida por fluência. Os valores dos expoentes de tensão obtidos variam entre 6,46 e 7,54, para a liga nitretada, e entre 3,00 a 5,55, para a liga sem tratamento. Os valores de energia de ativação encontrados são de 261,1 kJ/mol para a liga nitretada, e 218,0 kJ/mol, para a liga sem tratamento. Com bases nesses valores pode-se sugerir que o mecanismo de fluência é controlado por escalagem de discordâncias para ambos os casos. As análises fractográficas indicam que o mecanismo predominante é caracterizado pela formação e coalescência de microcavidades, com o mecanismo de fratura dúctil para ambos os casos, sendo que a liga sem tratamento apresenta-se mais dúctil que a liga tratada.

O presente trabalho de mestrado tem como objetivo estudar o comportamento em fluência da liga Ti-6Al-4V tratada termicamente e submetida à Implantação Iônica por Imersão em Plasma de Nitrogênio (IIIP-N). Nesta proposta pretende-se dar continuidade às pesquisas já iniciadas no estudo da fluência da liga Ti-6Al-4V acrescentando-se a técnica do IIIP como modificador da superfície tratada para aumento da resistência à fluência. Tais estudos já iniciados foram efetuados submetendo-se a liga com diferentes estruturas, obtidas através de tratamentos térmicos, às condições de fluência e avaliando-se os efeitos dos tratamentos térmicos. Os resultados preliminares indicaram que as estruturas de Widmanstätten e Martensita apresentaram maior resistência à fluência. Para este trabalho, partiu-se destas estruturas, nas quais suas superfícies foram modificadas através do processo IIIP-N e expostas a condições de fluência às temperaturas de 500C e 600C. Os ensaios de fluência foram realizados na modalidade de carga constante a 319 MPa para a temperatura de 500C, e na faixa de 125 MPa a 319 MPa para a temperatura de 600C. Foram obtidos conjuntos de curvas e parâmetros experimentais relativos às regiões primária, secundária e terciária, em função das tensões e temperaturas aplicadas. Foram avaliados a ductilidade, a taxa de fluência estacionária e o tempo de vida. A liga apresentou um comportamento típico de fluência, com a presença dos três estágios característicos de fluência, em todas as condições de ensaio a que foi submetida. A estrutura resultante do tratamento térmico associada ao IIIP que apresenta menor taxa de fluência secundária é a de Widmanstätten. Verifica-se também que a associação do IIIP ao tratamento térmico promove um aumento na resistência à fluência quando se comparado à liga somente tratada termicamente. A condição Widmanstätten+IIIP apresenta expoente de tensão a 600C igual a 5,12; a condição Martensita+IIIP, 3,80 e a condição Equiaxial+IIIP, 3,23. A energia de ativação para fluência encontrada para a condição Widmanstätten+IIIP é de ~ 300 kJ/mol, para Martensita+IIIP, ~ 295 kJ/mol e para Equiaxial+IIIP, ~ 280 kJ/mol. Com base nos valores de expoente de tensão e energia de ativação para fluência pode-se sugerir que o mecanismo de fluência para este trabalho está associado à escalagem e escorregamento de discordâncias. As análises fractográficas indicam que o mecanismo predominante é caracterizado pela formação e coalescência de microcavidades, com o mecanismo de fratura dúctil para todas as condições.

Este trabalho tem como objetivo o estudo da liga Ti6Al4V sob condições de fluência, a 500C e 600C. As condições microestruturais, de maior aplicação na indústria aeronáutica, são compostas especificamente pelas fases a (HC) e b (CCC), obtidas após forjamento e recozimento a 190C, com posterior resfriamento ao ar. Para tanto, é obtido um conjunto de curvas experimentais junto ao Laboratório de Ensaios Mecânicos do AMR/IAE/CTA, cujas análises envolvem a determinação dos principais mecanismos responsáveis pela fluência e de um conjunto de parâmetros experimentais, juntamente com avaliações quanto aos efeitos da pré-deformação sobre a ductilidade, taxa de fluência estacionária e tempo de vida nas condições apresentadas nesse trabalho. Os estudos experimentais são complementados por observações da estrutura de discordâncias, juntamente com os principais micromecanismos responsáveis pelo processo de fratura. Com base nos comportamento e nas principais características mecânicas e metalúrgicas da liga em questão, nas condições de teste apresentadas nesse trabalho, são desenvolvidos modelos matemáticos através dos conceitos propostos pela Mecânica do Dano Contínuo. As propostas envolvem a previsão da curva normal de fluência por meio da obtenção e solução analítica de um conjunto de equações diferenciais, utilizando-se uma base de dados gerada por parâmetros experimentais.

Materiais com comportamento adequado em temperaturas elevadas e ambientes agressivos tornaram-se uma necessidade científica, tecnológica e economicamente viável nos dias de hoje. A literatura relata estudos que têm sido realizados, independente de objetivos comerciais, para o aprimoramento na obtenção de novas ligas e, principalmente, para a reavaliação de ligas comerciais já existentes, por meio da aquisição de dados em condições de maior severidade. Neste trabalho de doutorado, dá-se continuidade às pesquisas já iniciadas nos estudos de fluência da liga Ti-6Al-4V, estudando-se a influência do tratamento superficial de Implantação Iônica por Imersão em Plasma (IIIP) com diferentes tempos de implantação para a modificação das propriedades superficiais da liga Ti-6Al-4V, com intuito de se obter melhorias nas propriedades tribológicas e na resistência à fluência do material. A liga selecionada (Ti-6Al-4V) foi submetida ao tratamento de IIIP para a implantação de íons de nitrogênio, objetivando-se a formação de uma camada superficial de TiN. As amostras foram caracterizadas pelas técnicas de espectrometria Auger, Raman, desgaste, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, rugosidade superficial (AFM) e nanoindentação. A liga também foi submetida a ensaios de fluência nas temperaturas de 500, 600 e 700C na modalidade de carga constante. Estudos completos de ensaio de fluência da liga refratária Ti-6Al-4V tratada com implantação iônica por imersão em plasma são escassos na literatura. Pelos resultados obtidos comprova-se a formação de nitretos superficiais nas amostras. Os valores de rugosidade e dureza superficial aumentam quanto maior o tempo de implantação, devido à formação de TiN, diminuindo analogamente o seu coeficiente de desgaste. As amostras com IIIP de 3 e 8 horas apresentam uma menor resistência à fluência quando comparadas com as amostras sem tratamento. Esta menor resistência à fluência é comprovada pela maior taxa de fluência estacionária e à diminuição do tempo de fratura do material, podendo estar relacionada à formação de nitreto de titânio na superfície do material. Devido ao aumento da dureza superficial, promovem um comportamento mais frágil à liga, diminuindo a sua resistência à fluência. Nas amostras com tempo de implantação de 2 horas, a fina camada de nitreto formada não alterou de forma o comportamento dúctil da liga, agindo como uma proteção à oxidação da liga quando submetida em temperaturas elevadas e melhorando seu desempenho em fluência. A correlação dos valores de expoente de tensão e energia de ativação para a região estacionária sugere que o mecanismo de fluência nesse trabalho está associado à escalagem e escorregamento de discordâncias.

O objetivo deste trabalho foi o estudo do efeito do recobrimento metálico e do recobrimento como forma de barreira térmica no comportamento de fluência da liga Ti-6Al-4V. O uso de recobrimentos pode ser utilizado como técnica para aumentar a vida útil ou a temperatura de trabalho das ligas de titânio, melhorando a eficiência de motores de turbinas a gás. Para isto, em alguns corpos de prova foram aplicados recobrimento metálico de NiCoCrAlY por aspersão térmica, em outros corpos de prova foram aplicados recobrimento como forma de barreira térmica (TBC), composto por uma camada de ligação de NiCoCrAlY e uma camada cerâmica de zircônia parcialmente estabilizada com ítria (ZrO2 + 8 % peso ítria) por aspersão térmica. Foram realizados ensaios de fluência na modalidade de carga constante na temperatura de 600 C nas tensões de 125, 250 e 319 MPa e na tensão de 125 MPa para as temperaturas de 500 e 700 C, para os corpos de prova com e sem recobrimentos. Foram determinados os parâmetros e os mecanismos de fluência. A caracterização do material foi realizada através de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A liga com recobrimento metálico e TBC apresentou um aumento médio na resistência à fluência em relação à liga não recoberta de 77% e 131%, respectivamente, com redução na taxa de fluência secundária e aumento no tempo de vida por fluência. Os valores dos expoentes de tensão obtidos variaram entre 3,59 e 3,88 e da energia de ativação entre 265 e 270 kJ/mol, indicando que o mecanismo de fluência era controlado por escalagem de discordâncias. As análises fractográficas indicaram que o mecanismo predominante foi caracterizado pela formação e coalescência de microcavidades com forma e tamanhos variados, formando os dimples ou vazios, prevalecendo o mecanismo de fratura dúctil em todas as condições.

Esta proposta de trabalho de mestrado tem como objetivo estudar o comportamento em fluência da superliga Inconel 718. A liga foi submetida a ensaios de fluência na modalidade de carga constante, nas temperaturas de 650, 675 e 700C. A faixa de tensão utilizada foi determinada por ensaio de tração a quente e variou de 625 a 814 MPa. Deve ser ressaltado que estudos completos de ensaio de fluência da superliga Inconel 718 são escassos na literatura. O presente projeto é inovador, permitindo o conhecimento mais detalhado da superliga Inconel 718. Foram obtidos conjuntos de curvas e parâmetros experimentais relativos às regiões primária, secundária e terciária, em função das tensões e temperaturas aplicadas. Foram avaliados a ductilidade, a taxa de fluência estacionária e o tempo de vida. A caracterização microestrutural, com o emprego da técnica de microscopia eletrônica de varredura, foi uma ferramenta valiosa para a compreensão dos mecanismos de fluência. Foram realizados ensaios de tração a quente, a fim de se determinar as propriedades mecânicas da superliga nas temperaturas de ensaio de fluência e ensaios de oxidação, a fim de se analisar a influência da formação de óxidos nos resultados dos ensaios de fluência. As técnicas de caracterização utilizadas nesse trabalho foram: microscopia eletrônica de varredura (MEV), para análise fractográfica e microestrutural; microscopia eletrônica de transmissão (MET), para análise de precipitados; difração de raios X rasante, para análise de formação de óxidos; indentaçãop Vickers. A liga apresenta comportamento típico em fluência com a presença dos três estágios de fluência. O estágio secundário foi predominante durante o ensaio; a taxa mínima de fluência apresentou aumento significativo com o aumento da tensão aplicada. A análise do valor do expoente de tensão (n=36,48527) e da energia de ativação (Qc= 512,97), sugere que o mecanismo de fluência a 650 C é o mecanismo de escalagem de discordâncias. Dependendo da temperatura de trabalho do Inconel 718, podem ocorrer dois tipos de fratura: fratura dúctil a 650 e 700C e fratura do tipo intergranular a 675C.

A busca por soluções energéticas mais eficientes e, em alguns casos, capazes de gerar autonomia nos diversos tipos de setores industriais tornou-se uma tendência mundial na atualidade. Neste cenário, as turbinas a gás são uma boa alternativa para geração de energia. Os principais componentes de uma turbina a gás são: compressor, câmara de combustão e turbina. Os materiais utilizados na entrada turbina são expostos grandes carregamentos mecânicos e a um escoamento continuo de gases, que apresenta elevadas temperaturas. Essas condições fazem com que os componentes estejam susceptíveis a falhas mecânicas. A fluência é uma dos mecanismos de falha mais comuns que reduz significativamente a vida do componente. O efeito da fluência é altamente dependente das condições de operação do motor, seu modo de operação e também dos parâmetros e detalhes de projeto da seção criticamente mais quente. O estudo de materiais que apresentam boa resistência à fluência é fundamental o projeto tanto aerotermodinâmico quanto o estrutural; por esse motivo, o objetivo deste trabalho é estudar a superliga Inconel 718, nos seus aspectos de análise metalúrgica, para aplicação em turbinas a gás.

Os oligossilsesquioxanos (OS) são estruturas oligoméricas de silsesquioxanos (fórmula unitária RSiO3/2) Materiais com comportamento adequado em temperaturas elevadas e ambientes agressivos tornaram-se uma necessidade científica e tecnológica nos dias de hoje. Estudos têm sido realizados, independentemente de objetivos comerciais, para o aprimoramento na obtenção de novas ligas e, em particular, para a reavaliação de ligas comerciais já existentes, por meio da aquisição de dados em condições de maior severidade. Superligas à base de níquel são conhecidas desde a década de 1930, e utilizadas principalmente em aplicações aeroespaciais. Estas aplicações requerem um material com elevada resistência mecânica, boa resistência à fadiga e à fluência, boa resistência à corrosão e capacidade de operar continuamente em elevadas temperaturas. Neste trabalho de mestrado estudou-se o comportamento em fluência da superliga Inconel 718 antes e após o duplo envelhecimento. Inicialmente foi realizado tratamento de solução sólida a 1095C por 1 hora, seguido de tratamento de duplo envelhecimento a 955C/1 h - 720C/6,5 h+720C/1,5 h + 620C/8 h. A liga foi submetida a ensaios de fluência na modalidade de carga constante, nas temperaturas de 650, 675 e 700C. A faixa de tensão utilizada foi determinada por ensaio de tração a quente. O tratamento térmico de duplo envelhecimento promoveu aumento do tamanho de grão (de 8,20 para 7,23 ASTM) e aumento da dureza em aproximadamente 98%. Os resultados dos ensaios de fluência indicaram que há aumento da resistência a fluência após o tratamento de duplo envelhecimento. Os mecanismos de fratura para a condição CR são do tipo dúctil por coalescência de microcavidades, e fratura do tipo mista. Já na condição DE as fraturas apresentaram aspecto do tipo frágil intergranular.