A liga de alumínio AA2024-T3 é largamente empregada na indústria aeronáutica devido à suas propriedades mecânicas, porém essa liga apresenta baixa resistência à corrosão. Cromatos são usualmente empregados como tratamento anticorrosivo e apresentam bom desempenho quando aplicados sobre alumínio e suas ligas. No entanto, o uso de espécies que contenham Cr(VI) vem sendo restringido devido à alta toxicidade e carcinogenicidade. Silanos representam uma alternativa à cromatização e apresentam vantagens como ser uma tecnologia ambientalmente correta, ter bom desempenho anticorrosivo e promover adesão da tinta posteriormente aplicada. O presente trabalho investigou o desempenho de filmes de 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTMS) combinado com 1,2-Bis(trietoxisilil)etano (BTSE) depositados sobre a liga de alumínio 2024-T3. O efeito do pré-tratamento da superfície metálica também foi estudado, sendo o desengraxe alcalino seguido de imersão em ácido nítrico o que apresentou melhor resultado. A adição dos ácidos fosfônicos 1,2-diaminoetanotetrametileno fosfônico (EDTPO) e ácido octadecilfosfônico (ODPA) ao banho silanizante foi avaliada. Verificou-se melhor desempenho anticorrosivo para o sistema composto por 50% etanol 46% água 1% GPTMS 3% BTSE com incorporação de EDTPO na concentração de 3,75x10-5 mol L-1. O comportamento corrosivo da liga e dos filmes foi estudado utilizando Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) após diferentes tempos de imersão em NaCl 0,05 mol L-1. A caracterização dos diferentes sistemas investigados foi realizada através das técnicas de Microscopia de Força Atômica (AFM), Espectroscopia Fotoeletrônica de raios x (XPS), Ângulo de Contato em Água (WCA) e Espectroscopia de Infravermelho (IV). Os resultados obtidos indicam que o recobrimento da liga AA2024-T3 por filmes formados por GPTMS e BTSE, na proporção otimizada, modificados com o ácido fosfônico EDTPO permite retardar o desenvolvimento de processos corrosivos. / AA2024-T3aluminum alloy is widely used in the aerospace industry due to their mechanical properties, but this alloy has poor corrosion resistance. Chromate are usually employed as anticorrosive treatment and perform well when applied on aluminum and its alloys. The use of species containning Cr (VI) has been restricted due to their high toxicity and carcinogenicity. Silanes represent an alternative to chromate and show advantages such as: being an environmentally friendly technology, presenting good anti-corrosive performance and promoting adhesion of the subsequently applied paint. This study investigated the performance of 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane films (GPTMS) combined with 1,2-Bis(triethoxysilyl)ethane (BTSE) deposited on the 2024-T3 aluminum alloy. The effect of pretreatment of the metal surface has also been studied, and the alkaline degreasing followed by immersion in nitric acid, showed the best results. The addition of phosphonic acids 1,2-diaminoethanetetrakismethylenephosphonic acid (EDTPO) and Octadecylphosphonic acid (ODPA) on the silane bath was evaluated. Best corrosion performance was verified for the system composed by 50% ethanol 46% water 1% GPTMS 3% BTSE by adding EDTPO (3,75x10-5molL-1). The alloy and films corrosion behavior was studied using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) after different immersion times in NaCl 0.05 mol L-1. The characterization of the investigated systems was carried out by Atomic Force Microscopy (AFM), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Water Contact Angle (WCA) and Infrared Spectroscopy (IR). The results indicate that covering AA2024-T3 alloy with films formed by GPTMS and BTSE in the optimized ratio, modified with phosphonic acid EDTPO, allows slowing the development of corrosive processes.

Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Manoel Cleber de Sampaio / Banca: Alves Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: O processo de rebitagem é largamente utilizado na indústria aeronáutica para fabricação de fuselagens de aviões. Durante esse processo deformações locais são introduzidas nas estruturas por meio da expansão dos rebites devido sua conformação. A deformação plástica causa uma expansão no rebite e consequentemente na estrutura circundante onde o mesmo foi inserido. Este trabalho tem como objetivo analisar o efeito da anisotropia na propagação da deformação induzida em corpos de prova de ligas 2024 que passaram pelo processo de rebitagem, em chapas de alumínio termicamente tratadas. O experimento avaliou como a geometria do grão, relacionadas ao tamanho e forma dos mesmos, assim como o efeito do tratamento térmico, influenciam na expansão diametral. Foram empregados corpos de prova de liga de alumínio 2024 com tratamento térmico T3 e TO, comumente utilizadas pela indústria aeronáutica, em diferentes direções de grãos, longitudinal e transversal, onde foram cravados rebites e avaliado o alongamento dos corpos de prova pelo efeito da rebitagem. Os resultados obtidos comprovam que a anisotropia exerce uma influência significativa no fator expansão e que a deformação plástica na direção transversal de laminação foi aproximadamente 60% maior que na direção de laminação para os dois tratamentos térmicos analisados. Também foi constatado que o tratamento térmico do material influencia no fator expansão. Verificou-se que a expansão dos corpos de prova recozidos foi o dobro nas direções t... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The riveting process is wide used at Aerospace industry during airplane fuselage construction. During this process, local deformations are introduced in the structures by the rivet expansion, due the plastic deformation. The plastic deformation makes the rivet expand inside the hole and consequently, the structure around the rivet expand too. The goal of this research is to analyses the anisotropy effect in the squeezing force propagation in specimens of 2024 alloys that were submitted to the riveting process, in aluminum plates heated treatment. The research analyzed the grain geometry related to size and form, and how the heat treatment effect influences the hole diameter expansion. It was used specimens of aluminum alloy 2024 T3 and TO, commonly used in aerospace industry, in different grains directions, longitudinal and transversal. Rivets were installed and the specimen stretching was analyzed. The results prove that the anisotropy have a significative influence in the expansion factor, the plastic deformation in the transversal rolled direction was about 60% bigger than rolled direction for the two heat treatment analyzed. Also, it was verified that the material heat treatment influences the factor expansion. According the results the expansion in the relieved specimens condition were the double in the transversal and longitudinal direction than the aging specimens condition / Mestre

A liga de alumínio AA2024-T3, extensivamente empregada na indústria aeronáutica, devido as microestruturas heterogêneas intencionalmente desenvolvidas para otimizar as propriedades mecânicas é susceptível a corrosão localizada. Com o intuito de prevenir a corrosão vários tratamentos de superfície têm sido investigados para substituir o tratamento de cromatização, e os filmes a base de sílica podem ser considerados como uma alternativa promissora. O objetivo deste trabalho é a obtenção, desenvolvimento e caracterização de filmes de viniltrimetoxisilano (VTMS) combinado com tetraetilortosilicato (TEOS) ou - glicidiloxipropiltrimetoxisilano (GPTMS) na presença e na ausência de ácido 1,2- diaminoetanotetrametileno fosfônico (EDTPO) como pré-tratamentos contra a corrosão da liga de alumínio AA2024-T3 em NaCl 0,05 mol L-1. Além disso, foi investigado o efeito da adição de argila na matriz híbrida sol-gel e de nanopartículas de sílica na matriz VTMS/GPTMS contendo EDTPO. Diferentes razões de precursores de sílica e concentrações de ácido fosfônico e de argila foram avaliadas. As propriedades anticorrosivas da liga com os filmes foram estudadas usando espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) após diferentes tempos de imersão. A estrutura química dos filmes e das soluções de partida foi determinada por espectroscopia de infravermelho (FT-IR), enquanto que a morfologia e composição dos filmes foram examindas através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDX) e/ou Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios-X (XPS). Os resultados alcançados foram satisfatórios para a proteção contra a corrosão da AA2024 utilizando os revestimentos obtidos a partir do processo sol-gel e modificados com ácido fosfônico. Após a otimização dos revestimentos de sílica e de sílica/ácido fosfônicos estes sistemas foram avaliados como pré-tratamentos anticorrosivos e promotores de adesão de pintura epóxi comercial. Ensaios acelerados de corrosão permitiram comprovar a ação benéfica da camada de sílica como sistema de ancoragem da pintura epóxi. Foi verificado que os sistemas constituídos por sílica/pintura epóxi, sílica + ácido fosfônico/pintura epóxi e sílica/pintura epóxi modificada com polímero condutor propiciam uma efetiva proteção contra a corrosão da AA2024-T3. / The aluminum alloy AA2024-T3, used extensively in the aerospace industry, due to the heterogeneous microstructures intentionally designed to optimize the mechanical properties, is very susceptible to localized corrosion. In order to prevent the corrosion several surface treatments have been investigated to replace the chromate treatment and, in this way, silica based films can be regarded as a promising alternative. The aim of this work is the obtaining, development and characterization of films vinyltrimethoxysilane (VTMS) combined with tetraethylorthosilicate (TEOS) or -- glycidoxypropyltrimethoxysilane in the presence and absence of ethylenediamine tetrametilene phosphonic acid (EDTPO) as pretreatments against corrosion of aluminum alloy AA2024-T3 in NaCl 0.05 mol L-1. Furthermore, it was investigated the effect of adding clay to sol-gel hybrid matrix and silica nanoparticles to the matrix of VTMS/GPTMS films containing EDTPO. Different ratios of precursor and silica concentrations of phosphonic acid and clay were evaluated. The anticorrosive properties of the alloy coated with the modified silica films were studied using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) after different immersion times. The chemical structure of the films and the starting solutions were characterized by infrared spectroscopy (FT-IR), while the morphology and composition of the films were examined on using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy X-Ray (EDX) and / or Photoelectron Spectroscopy X-Ray (XPS). The results obtained were positive for the corrosion protection of AA2024 using the coatings obtained by the sol-gel method and modified with phosphonic acid. After optimization of the coatings of silica and silica/phosphonic acid we applied the best systems as anticorrosive pretreatments and adhesion promoters for one epoxy primer paint. Accelerated corrosion tests allowed check the beneficial action of the silica layer as anchoring system for the epoxy paint. It was found that the systems composed by: silica/epoxy paint and silica + phosphonic acid/epoxy paint and silica/ poxy paint modified with conductive polymer provide effective corrosion protection for the alloy AA2024. / La aleación de aluminio AA2024-T3, que se utiliza ampliamente en la industria aeronáutica, debido a las microestructuras heterogéneas intencionadamente diseñadas para optimizar las propiedades mecánicas, es muy susceptible a la corrosión localizada. Para prevenir la corrosión diversos tratamientos de superficie han sido investigados para reemplazar el tratamiento con cromato, en este sentido las películas a base de sílice constituyen una alternativa prometedora. El objetivo de este trabajo es la obtención, desarrollo y caracterización de películas de viniltrimetoxisilano (VTMS) combinado con tetraetilortosilicato (TEOS) o - glicidiloxipropiltrimetoxisilano (GPTMS) en presencia y ausencia de ácido etilendiamina tetrametilenofosfônico (EDTPO) como tratamientos previos contra la corrosión de la aleación de aluminio AA2024-T3 en NaCl 0,05 mol L- 1. Por otro lado, se investigó el efecto de la adición de arcilla en la matriz híbrida y la presencia de nanopartículas de sílice a la matriz solgel VTMS/GPTMS que contienen EDTPO. Se evaluaron diferentes proporciones de concentraciones de sílice y precursores de ácido fosfónico y arcilla. Las propiedades anticorrosivas de la aleación recubierta con los filmes de sílice modificados se estudiaron mediante espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) después de diferentes tiempos de inmersión. La estructura química de los filmes y de las soluciones de partida se caracterizaron por espectroscopia de infrarrojo (FT-IR), mientras que la morfología y la composición se examinaron por microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de energía dispersiva de rayos-X (EDX) y/o espectroscopia de fotoelectrones de rayos-X (XPS). Los resultados obtenidos son positivos para la protección contra la corrosión del AA2024-T3 con el uso de los recubrimientos preparados con el método sol-gel y modificado con ácido fosfónico. Después de la optimización de los recubrimientos de sílice y sílice/ácido fosfónico, se aplicó los mejores sistemas como tratamientos anticorrosivos y promotores de la adherencia de una pintura epoxi de imprimación. Los ensayos de corrosión acelerados permitieron comprobar la acción beneficiosa de la capa de sílice como sistema de anclaje de la pintura epoxi. Se encontró que los sistemas compuestos por: la sílica/pintura epoxi, sílica + ácido fosfónico/pintura epoxi y sílica/pintura epoxi modificada con polímero conductor proporcionan una protección eficaz contra la corrosión de la aleación AA2024-T3.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado na Rodi e orientado pelo Eng.º / Documento confidencial. Não pode ser disponibilizado para consulta / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Estágio realizado na Quintas & Quintas - Condutores Elétricos, S. A. - e orientado pelo Eng. Tiago Santos / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Metalúrgica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Henrique Santos

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-05-17T13:36:13Z No. of bitstreams: 1 2016_KarenVivianaFabaraHernandez.pdf: 2185435 bytes, checksum: 0726fcb5f1846fde5cefba17fee5a10d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-24T20:09:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_KarenVivianaFabaraHernandez.pdf: 2185435 bytes, checksum: 0726fcb5f1846fde5cefba17fee5a10d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-24T20:09:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_KarenVivianaFabaraHernandez.pdf: 2185435 bytes, checksum: 0726fcb5f1846fde5cefba17fee5a10d (MD5) / O presente trabalho investiga o comportamento tensão-deformação cíclico e em fadiga da liga de alumínio 7050-T7451. Corpos de prova de seção circular cheia foram submetidos a deformação uniaxial controlada com razão de deformação igual a -1 e 0,01. Nos ensaios com -1, observou-se um pequeno amolecimento cíclico do material para amplitudes de deformação superiores a 0,85%. Para amplitudes de deformação inferiores a 0,85% o material não exibiu encruamento cíclico. A análise dos laços de histerese estabilizados indica que o material investigado exibe comportamento não-Masing para amplitudes de deformação inferiores a 0,6%. Nos ensaios com 0,01 observou-se um pequeno endurecimento cíclico do material para amplitudes de deformação acima de 0,5%. Para amplitudes de deformação inferiores a 0,5% o material não exibiu encruamento cíclico. Observou-se ainda que a tensão média de tração observada no primeiro ciclo de carregamento sofre um relaxamento, sendo este mais pronunciado nos primeiros ciclos de carregamento. Foram determinadas as propriedades cíclicas do material presente no interior e próximo à superfície da placa laminada utilizada para fabricação dos corpos de prova. Não foi observada uma variação significativa das propriedades cíclicas ao longo da espessura do bloco. A correlação entre as vidas observadas e as estimadas com a relação de Smith, Watson e Topper foi bastante satisfatória (todos os dados dentro de uma banda de fator 2). _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The cyclic stress-strain and fatigue behaviors of aluminum alloy 7050-T7451 are investigated in this work. Solid cylindrical specimens were subjected to strain-controlled uniaxial loading with strain ratio equal to -1 and 0.01. For , small cyclic softening of the material was observed for strain amplitudes greater than 0.85%. For strain amplitudes less than 0.85%, no cyclic hardening/softening was observed. The stabilized hysteresis loops of the material exhibit non-Masing behavior for strain amplitudes less than 0.6%. For 0.01, small cyclic hardening was observed in the material for strain amplitudes greater than 0.5%. For strain amplitudes less than 0.5%, no cyclic hardening/softening was observed. No significant variation of the cyclic properties along the thickness of the alloy 7050 plate was observed in the range of fatigue lives investigated (10105 cycles to failure). The mithWatsonTopper (SWT) parameter can satisfactorily correlate all the fatigue experiments on 7050-T7451 conducted in this study.