A liga AA2024-T3 é uma liga de alumínio extensivamente empregada na indústria aeronáutica, cujo segundo elemento principal da liga é o cobre. A presença de partículas intermetálicas provoca baixa resistência à corrosão por pites. Com o intuito de prevenir a corrosão, vários tratamentos de superfície têm sido avaliados, entre os quais os filmes sol-gel têm grande destaque. O objetivo deste trabalho é a obtenção, desenvolvimento e caracterização de filmes de acetato de celulose (AC) combinado com tetraetilortosilicato (TEOS) para proteção contra a corrosão da liga de alumínio AA2024-T3 em NaCl 0,05 mol L-1. Além disso, foi investigado o efeito da quantidade relativa entre AC e TEOS sobre o comportamento eletroquímico da liga metálica revestida. Diferentes inibidores de corrosão forma incorporados na matriz AC e TEOS. As propriedades anticorrosivas da liga com os filmes foram estudadas usando espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) durante sete dias de imersão no meio corrosivo. A composição química dos filmes foi determinada por espectroscopia de infravermelho (FT-IR), enquanto a morfologia foi examinada através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Verificou-se que revestimentos obtidos a partir de soluções contendo 70% (m/m) de TEOS e 30% (m/m) de AC e 1.10-3 mol L-1 nitrato de cério propiciaram melhor a resistência à corrosão da liga AA2024 para tempos prolongados de imersão. / The aluminum alloy 2024-T3 is extensively employed in the aerospace industry and copper is the second alloying element. The presence of intermetallic particles causes low resistance to localized corrosion. In order to prevent the corrosion, several surface treatments have been evaluated, being sol-gel films the most prominent. The aim of this work is to obtain, develop and characterize films of cellulose acetate (AC) combined with tetraethylortosilicate (TEOS) for corrosion protection of aluminum alloy 2024-T3 in NaCl 0.05 mol L-1 solution. In addition, the effect of the AC and TEOS ratio on the electrochemical behavior of the coated metal surface was investigated. Different corrosion inhibitors were incorporated into the sol-gel solution. The anticorrosive properties of the alloy with the films were studied using electrochemical impedance spectroscopy in different immersion times. The chemical structure of the films was determined by infrared spectroscopy, while the morphological was examined by scanning electron microscopy. It was verified that the coatings obtained from solutions containing 70% (w/w) of TEOS, 30% (w/w) of cellulose acetate and 1.10-3 mol L-1 of cerium nitrate provided the best corrosion resistance to AA2024-T3 for prolonged immersion times.

Uma nova tecnologia de soldagem, denominada Friction Spot Welding (FSpW) utiliza uma ferramenta rotativa especial que transfere energia térmica e mecânica ao material sendo soldado. O processo se destina à soldagem de juntas sobrepostas, primariamente para ligas leves, mas, em teoria, é aplicável a qualquer material que apresente boa plasticidade. A crescente competitividade tem motivado as indústrias à otimização de processos, o que tem levado ao uso cada vez mais expressivo de ligas leves nas indústrias automobilística e aeronáutica. Soma-se a isto a necessidade de redução do consumo de combustível em veículos, dada a crescente preocupação com as questões do meio ambiente. Estes fatores tornam o processo FSpW um grande atrativo seja na substituição ou no uso complementar de tecnologias consagradas como soldagem a ponto por resistência elétrica e a LASER (indústria automobilística) e rebitagem (indústria aeronáutica). Neste trabalho foi feito um estudo da aplicabilidade do processo FSpW para a liga de alumínio 6181-T4 que tem forte apelo na indústria automotiva. O estudo teve como objetivo avaliar os efeitos dos parâmetros de processo, na microestrutura, na geometria da junta e no desempenho mecânico, além de buscar a otimização do processo para a liga em estudo. Tal otimização foi feita por meio do estudo dos mecanismos de fratura das soldas sob solicitação monotônica de cisalhamento e de tração. Juntas sobrepostas foram produzidas utilizando condições de soldagem variadas, por meio de diferentes combinações de velocidade de rotação e tempo de processamento. Os resultados obtidos mostraram que soldas de alta resistência e de reprodutibilidade são possíveis com este novo processo. O botão de solda FSpW da liga 6181-T4 é constituído de três elementos (União Principal, União Secundária e Cunha). As características destes elementos, somada às transformações metalúrgicas decorrentes do processo, afetam fortemente o comportamento em fratura das juntas e, conseqüentemente, o seu desempenho mecânico. / A new welding technique referred to as Friction Spot Welding (FSpW) suitable to produce overlap joints uses a spindle to transfer mechanical and thermal energy to the material being welded. Although initially developed for lightweight alloys this welding technique is suitable to virtually any material presenting some degree of plasticity. The process has shown potential applicability to complementary use together with other well established techniques such as resistance and LASER spot welding and riveting. In this work a study of the application of the FSpW process for the automotive aluminium alloy 6181-T4 was performed. Overlap joints were produced with different welding conditions by using different combinations of tool rotation speed and welding time. The objectives were the assessment of the welding parameters on the strength, microstructure and geometry of the joints, as well as the optimization of the process. The welded joints were assessed mechanically and metallurgically aiming the investigation of the mechanisms of joint formation and the optimization of the welding parameters. The methodology used for the optimization of the welding parameters was the fracture mechanisms of the joints under shear and tension loads. The results revealed that sound welds with high strength and toughness are possible to be produced with the 6181-T4 alloy using this process. Moreover, the metallurgical investigation revealed that the spot joint is comprised by three elements: Primary Union, Secondary Union and Rim. It was found that the characteristics of these three elements in addition to the metallurgical transformations imposed to the material play a fundamental role on the fracture behaviour of the joints and thus, on its mechanical behaviour.

Na tentativa de produzir componentes cada vez mais leves e seguros a industria automotiva vem continuamente atualizando seus produtos no que diz respeito à associação de materiais, uso de uniões por solda, utilização de ligas leves em substituição de ligas de aço e etc. Três são os motivos básicos para estas mudanças: aumento da segurança dos passageiros, diminuição do consumo de combustível e redução os custos de produção. As ligas de alumínio, em sua maioria desenvolvidas para uso em tecnologia aeronáutica, vêm ganhando espaço também na produção de automóveis de passeio. Um dos maiores problemas apresentados pelas ligas de alumínio é a baixa soldabilidade dificultando a produção de componentes como os conhecidos Tailor Welded Blanks (TWB). TWB consiste em unir através de solda materiais de espessura e ou propriedades mecânicas diferentes formando uma geratriz para posterior estampagem de um componente Este trabalho inova confeccionando juntas a partir de chapas de espessuras diferentes (TWB) através de soldagem por fricção e mistura mecânica (SFMM) a partir de ligas de alumínio com velocidades de soldagem convencionais (1m/min) e em altas velocidades atingindo 5 e 10m/min dependendo da liga. Duas ligas de alumínio foram utilizadas, AA5754 (não tratável termicamente) e AA6181 (tratável termicamente). Foram realizados ensaios metalográficos, perfis de microdureza, ensaios de tração. Foram realizados também ensaios para levantamento de curvas limite de conformação através de ensaios de tração em corpos de prova etalhados e ensaios de estampabilidade. Os resultados mostram que o processo SFMM é adequado para soldas de espessuras diferentes em altas velocidades. Os ensaios de microdureza não apresentam as típicas variações observadas em processos de soldagem convencional, os testes mecânicos apresentam bons resultados, especialmente paras as juntas da liga AA6181 que em ambas as condições de soldagem apresentaram valores de tensão próximos aos valores do material de base. Os testes de estampagem mostram que as juntas da liga AA5754 apresentam desempenho superior ao material de base quando conformadas, desta forma provando que essa técnica pode ser utilizada para fabricação de geratrizes para estampagem de componentes.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-09-30T20:03:06Z No. of bitstreams: 1 2016_PauloXimenesAragãoFilho.pdf: 2617226 bytes, checksum: 16295bbe4af8f892d0cd1306b5763f24 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-10-14T18:11:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_PauloXimenesAragãoFilho.pdf: 2617226 bytes, checksum: 16295bbe4af8f892d0cd1306b5763f24 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-14T18:11:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_PauloXimenesAragãoFilho.pdf: 2617226 bytes, checksum: 16295bbe4af8f892d0cd1306b5763f24 (MD5) / O atual cenário industrial, principalmente dos setores aeroespacial, aeronáutico e de transportes de um modo em geral, vem exigindo materiais mais leves e resistentes, assim como, mais estáveis térmica e quimicamente, exigências estas que não são atendidas com a aplicação isolada de ligas metálicas, materiais poliméricos ou cerâmicos. Tal exigência de combinação de propriedades direciona para a utilização de materiais compósitos. No que diz respeito, em especial, aos compósitos reforçados por partículas, sabe-se que a distribuição homogênea do reforço na fase matriz é condição essencial e indispensável para se alcançar a melhoria das propriedades mecânicas, condição esta que é atingida de maneira mais eficiente através de técnicas de metalurgia do pó (MP) e sinterização. Diante disso, o presente trabalho tem como foco principal o estudo do desenvolvimento e fabricação de compósitos de matriz metálica da liga de Alumínio AA6061 reforçada com diferentes teores de escória particulada de alto forno a carvão vegetal através da técnica de metalurgia do pó, com a finalidade de aprimorar as propriedades mecânicas do material da matriz. Inicialmente foram realizadas as caracterizações química e morfológica dos pós da liga de alumínio e da escória isoladamente. Em seguida, amostras do compósito foram preparadas nos teores de 5, 10, 15, 20, 25 e 30% (em peso). Após a mistura dos constituintes, amostras dos materiais foram compactadas uniaxialmente com pressão de compactação de 500 MPa em molde metálico e submetidas a sinterização com 550 °C e tempo de permanência de 240min em atmosfera inerte. Depois de consolidadas, foi realizada a preparação metalográfica para posterior medição da dureza e análise em microscopia eletrônica de varredura. Medidas da densidade antes e após a sinterização foram realizadas pelo método geométrico. Apesar da dureza ser considerada uma propriedade pontual e apresentar algumas limitações com relação aos seus processos de medição, foi possível verificar através dos resultados obtidos um incremento desta propriedade com o acréscimo de escória de alto forno para teores de até 20%, sem, no entanto, provocar alterações significativas na densidade do compósito em relação ao material da matriz obtida pelo processo de metalurgia do pó. Para os teores de escória 25 e 30%, houve uma queda nos valores da dureza acompanhada de uma redução na densidade do compósito, indicando que para estes teores a sinterização da liga de alumínio pode ter sido prejudicada. No entanto, de um modo geral, foi possível verificar a presença de uma certa quantidade de poros no material, o que pode justificar os valores relativamente baixos de densidade e dureza encontrados, quando comparados com a densidade da liga de alumínio AA 6061 obtida por fusão. Tais resultados indicam que houve algum problema na sinterização que pode ter sido causado por ineficiência do processo de compactação, baixa temperatura de sinterização ou oxidação prévia das partículas da liga de alumínio devido ao acondicionamento da mesma. A distribuição de partículas de escória verificada através de microscopia indicou que o processo de mistura dos pós se mostrou eficiente, apresentando uma distribuição relativamente uniforme. Finalmente, podemos concluir que é possível obter o compósito de liga de alumínio AA 6061 reforçado com partículas de escória de alto forno a carvão vegetal pelo processo de metalurgia do pó, conferindo uma aplicação estrutural na indústria metal-mecânica a um subproduto da aciaria. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The current industrial scenario, especially the aerospace, aeronautical and transportation, in a way generally has demanded lighter and resistant materials, as well as with more thermal and chemical stability which are not met with the isolated application of metal alloys, polymer or ceramic materials. This requirement directs combination of properties for use in composite materials. With regard, in particular to composites reinforced by particles, it is known that a homogeneous distribution of the reinforcement in the matrix phase is essential and indispensable condition for achieving improved mechanical properties, a condition that is attained more efficiently by powder metallurgy techniques (MP) and sintering. Therefore, this paper focuses primarily on the study of the development and manufacture of metal matrix composite AA6061 aluminum alloy reinforced with different particulate slag content of blast furnace charcoal by powder metallurgy technique, in order to improve the mechanical properties of the matrix material. Initially were carried out chemical and morphological characterization of powders of aluminum alloy and slag singly. Then, composite samples were prepared at concentrations of 5, 10, 15, 20, 25 and 30% (by weight). After mixing of the constituents of the material, the samples were uniaxially compacted with a compaction pressure of 500 MPa in a metallic mold and subjected to sintering to 550 ° C and 240min residence time in an inert atmosphere. Once consolidated, the metallographic preparation for subsequent hardness measurement and analysis in scanning electron microscopy was performed. Density measurements before and after sintering were performed by the geometric method. Despite the hardness be considered a punctual property and have some limitations with respect to their measurement processes, it was verified by the results of an increase of this property with addition the blast furnace slag to levels of up to 20%, without, however, causing significant changes in the composite density relative to the matrix material obtained by powder metallurgy process. For the slag content 25 and 30%, there was a decrease in the values of hardness accompanied by a reduction in the density of the composite, indicating that, at these levels sintering of the aluminum alloy it may have been impaired. However, generally, it was possible to verify the presence of a certain amount of pores in the material, which may justify the relatively low values of density and hardness found when compared with the density of the AA 6061 aluminum alloy obtained by melting. These results indicate that there was some problem in sintering which may have been caused by inefficiency of the compaction process, low sintering temperature or prior oxidation of aluminum alloy particles due to packaging thereof. The distribution of slag particles checked by microscopy indicated that the blend of powders was efficient process, having a relatively uniform distribution. Finally, we can conclude that it is possible to obtain the aluminum alloy AA 6061 composite reinforced with blast furnace slag particles charcoal by powder metallurgy process, giving a structural application in the metal industry a byproduct of steelmaking.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-06-25T17:31:13Z No. of bitstreams: 1 2017_MarcusViníciusCostaSá.pdf: 6922970 bytes, checksum: 384a1391e36ce7edb6d2c7966ee1ddff (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-06-29T16:36:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_MarcusViníciusCostaSá.pdf: 6922970 bytes, checksum: 384a1391e36ce7edb6d2c7966ee1ddff (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-29T16:36:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_MarcusViníciusCostaSá.pdf: 6922970 bytes, checksum: 384a1391e36ce7edb6d2c7966ee1ddff (MD5) Previous issue date: 2018-06-25 / Esse trabalho propõe uma reformulação da Teoria da Distância Crítica para previsão de vida à fadiga em componentes entalhados submetidos a carregamentos multiaxiais. Diferentemente da abordagem clássica, para a construção da função que relaciona a distância crítica à vida, foram utilizados parâmetros representativos de modelos de falha sob condições de carregamento multiaxial. Nesse sentido, propôs-se a utilização do parâmetro de Smith-Watson-Topper, PSWT, e do parâmetro de Fatemi-Socie, PFS, para representarem a relação entre a distância crítica e a vida. Na construção do modelo, foi desenvolvido um programa experimental com o objetivo de caracterizar o comportamento à fadiga do material em condições uniaxiais utilizando-se espécimes lisos e entalhados fabricados com a liga Al 7050-T7451. Assim, foram geradas as curvas de Wöhler sob condições de tração-compressão (-N), torção alternada (-N), bem como as curvas que relacionam a vida aos parâmetros PSWT e PFS. Com base nesse conjunto de dados experimentais, foram geradas um total de seis curvas de distância crítica divididas segundo dois critérios distintos: a) condição de carregamento do ensaio (tração-compressão e torção alternada) e b) modelo de falha (tensão principal, tensão cisalhante, parâmetro de Smith-Watson-Topper e parâmetro de Fatemi e Socie). Para a validação do modelo, testes de fadiga utilizando espécimes lisos e entalhados foram conduzidos sob condições de carregamento multiaxial em fase. Também foi desenvolvido um conjunto de algoritmos computacionais para a previsão de vida sob condições multiaxiais. Além dos algoritmos que executam a previsão de vida considerando as curvas de distância critica expressas em termos dos parâmetros PSWT e PFS, implementou-se o algoritmo para a previsão de vida segundo o método da curva de Wöhler modificada (MCWM). Com base nos resultados obtidos numérica e experimentalmente, verificou-se que a metodologia proposta, quando considerado o modelo que melhor representa esse fenômeno, é capaz de realizar previsões de vida com níveis de acerto da ordem de 86,4% para faixa de variação de vida com fator 3. / This thesis proposed a reformulation of the Theory of Critical Distances aiming to predict fatigue life of multiaxial notched specimens subjected to in phase multiaxial fatigue loads. As opposed to the classical approach, for the construction of a function that correlates the critical distance to the fatigue life, it has been used parameters that use models of multiaxial failure. In this sense the parameter of Smith-Watson-Topper, PSWT, and Fatemi-Socie, PFS, are used to represent the relation between critical distance against fatigue life curve. In the of model construction, an experimental program was developed aiming to characterize the fatigue behavior of the material under uniaxial conditions using plain and notched Al 7050-T7451 specimens. In this sence, the Wöhler curves were generated for push-pull (-N) and torsional (-N) load conditions the same way that the curves which correlate the parameters PSWT e PFS were obtained. Based on the set of experimental data, six curves of critical distances where generated according to the following criteria: a) the load condition (push-pull and torsional) and b) the model of failure (principal stress, shear stress, Smith-Watson-Topper and Fatemi-Socie parameters). In order to validate the proposed methodology, a set of multiaxial fatigue tests were carried out using plain and “V” notched specimens. Besides the algorithms designed to life prediction considering critical distance curves expressed in terms of PSWT e PFS parameters, there were also designed an algorithm for life prediction according to the Modified Wöhler Curve Method (MWCM). Taking into account the numerical and experimental results obtained, the proposed methodology was able to realize life predictions up to 86,4% of accuracy in a life variance range with factor 3, according to the chosen failure model.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-19T21:39:40Z No. of bitstreams: 1 2018_MaycolMoreiraCoutinho.pdf: 3193098 bytes, checksum: 5c11b27949b250be1cc5bd8a0dda228e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-20T19:41:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_MaycolMoreiraCoutinho.pdf: 3193098 bytes, checksum: 5c11b27949b250be1cc5bd8a0dda228e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-20T19:41:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_MaycolMoreiraCoutinho.pdf: 3193098 bytes, checksum: 5c11b27949b250be1cc5bd8a0dda228e (MD5) Previous issue date: 2018-07-19 / A diversidade de materiais gera grandes desafios, visto que as ligas de alumínio são parte de importantes componentes estruturais, a adição de elementos de liga contribui para a melhoria de suas propriedades. O Brasil, tendo a maior jazida de produção de nióbio do mundo, e o alumínio sendo um material em constante estudos, devido as suas excelentes propriedades, o estudo sobre o nióbio em ligas de alumínio ainda é muito escasso. Sendo o sistema Al – Nb um importante sistema binário e como proposta para substituição das ligas a base Ni, o conhecimento do efeito do Nb e o estudo da influência das condições de solidificação é de suma importância. Com isso, o objetivo do trabalho é estudar a solidificação unidirecional ascendente da liga Al0,4%Nb em duas diferentes condições de solidificação, correlacionando com as variáveis térmicas, parâmetros macroestruturais e microestruturais e ensaios mecânicos. As ligas foram solidificadas unidirecionalmente em regime transiente de transferência de calor, de modo a compreender duas faixas de taxas de resfriamento (Ṫ) e velocidade de solidificação (VL). A macroestrutura é caracterizada por em sua maioria por grãos colunares com uma transição colunar/equiaxial (TCE) quando as Ṫ são de 1,06 e 2,31° C/s para as respectivas condições da chapa/molde. A microestrutura é caracterizada por dendrítas ao longo de todas as alturas analisadas, correlacionadas com as variáveis: VL, Ṫ e GL. Para o espaçamento dendrítico primários foi obtido as equações experimentais: CM1: λ1=60,45(PL)0,4 e CM2: λ1=31,26(PL)0,4. Foi identificado através do ensaio de difração de raios – x, a presença da fase intermetálica Al3Nb. A microdureza de ambas as condições de solidificação, usando a equação do tipo Hall – Petch, mostrou que a microestrutura mais refinada oferece uma dureza de valor maior. O mesmo aconteceu com a tensão de escoamento e o limite de resistência a tração, diminuindo a microestrutura as mesmas tem um respectivo aumento em ambas condições. / The diversity of materials poses major challenges, since aluminum alloys are part of important structural components, the addition of alloying elements contributes to the improvement of their properties. Brazil, having the largest niobium production deposit in the world and aluminum being a constantly studied material, due to its excellent properties, the study of niobium in aluminum alloys is still very scarce. Since the Al - Nb system is an important binary system and as a proposal for substitution of Ni - based alloys, knowledge of the effect of Nb and the study of the influence of solidification conditions is of paramount importance. Thus, the objective of the work is to study the unidirectional solidification of the Al0.4%Nb alloy in two different solidification conditions, correlating with the thermal variables, macrostructural and microstructural parameters and mechanical tests. The alloys were unidirectionally solidified in a transient heat transfer regime, so as to comprise two bands of cooling rates (Ṫ) and solidification velocity (VL). The macrostructure is characterized by columnar grains with a columnar/equiaxial transition (TCE) when the Ṫ are 1.06 and 2.31 ° C/s for the respective plate/mold conditions. The microstructure is characterized by dendrites along all the analyzed heights, correlated with the variables: VL, Ṫ and GL. For the primary dendritic spacing the experimental equations were obtained: CM1: λ1=60,45(PL)0,4 and CM2: λ1=31,26(PL)0,4. The presence of the intermetallic phase Al3Nb was identified through the x-ray diffraction test. The microhardness of both solidification conditions, using the Hall-Petch equation, showed that the more refined microstructure offers a higher value hardness. The same happened with drainage tension and the limit of tensile strength, reducing the microstructure they have a respective increase in both conditions.

A liga AA2024-T3 é uma liga de alumínio extensivamente empregada na indústria aeronáutica, cujo segundo elemento principal da liga é o cobre. A presença de partículas intermetálicas provoca baixa resistência à corrosão por pites. Com o intuito de prevenir a corrosão, vários tratamentos de superfície têm sido avaliados, entre os quais os filmes sol-gel têm grande destaque. O objetivo deste trabalho é a obtenção, desenvolvimento e caracterização de filmes de acetato de celulose (AC) combinado com tetraetilortosilicato (TEOS) para proteção contra a corrosão da liga de alumínio AA2024-T3 em NaCl 0,05 mol L-1. Além disso, foi investigado o efeito da quantidade relativa entre AC e TEOS sobre o comportamento eletroquímico da liga metálica revestida. Diferentes inibidores de corrosão forma incorporados na matriz AC e TEOS. As propriedades anticorrosivas da liga com os filmes foram estudadas usando espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) durante sete dias de imersão no meio corrosivo. A composição química dos filmes foi determinada por espectroscopia de infravermelho (FT-IR), enquanto a morfologia foi examinada através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Verificou-se que revestimentos obtidos a partir de soluções contendo 70% (m/m) de TEOS e 30% (m/m) de AC e 1.10-3 mol L-1 nitrato de cério propiciaram melhor a resistência à corrosão da liga AA2024 para tempos prolongados de imersão. / The aluminum alloy 2024-T3 is extensively employed in the aerospace industry and copper is the second alloying element. The presence of intermetallic particles causes low resistance to localized corrosion. In order to prevent the corrosion, several surface treatments have been evaluated, being sol-gel films the most prominent. The aim of this work is to obtain, develop and characterize films of cellulose acetate (AC) combined with tetraethylortosilicate (TEOS) for corrosion protection of aluminum alloy 2024-T3 in NaCl 0.05 mol L-1 solution. In addition, the effect of the AC and TEOS ratio on the electrochemical behavior of the coated metal surface was investigated. Different corrosion inhibitors were incorporated into the sol-gel solution. The anticorrosive properties of the alloy with the films were studied using electrochemical impedance spectroscopy in different immersion times. The chemical structure of the films was determined by infrared spectroscopy, while the morphological was examined by scanning electron microscopy. It was verified that the coatings obtained from solutions containing 70% (w/w) of TEOS, 30% (w/w) of cellulose acetate and 1.10-3 mol L-1 of cerium nitrate provided the best corrosion resistance to AA2024-T3 for prolonged immersion times.

O uso do alumínio e de suas ligas nas indústrias aeroespacial e automobilística vem aumentado continuamente, principalmente em aplicações que demandam redução de peso com conseqüente economia de combustível. O processo de anodização do alumínio é utilizado com diversas finalidades, entre as quais o aumento da resistência à corrosão, e a anodização em eletrólitos a base de ácido sulfúrico é amplamente utilizada na prática industrial. Entretanto, este processo causa um decréscimo da vida em fadiga dos componentes quando comparada a componentes não anodizados. O objetivo fundamental deste trabalho é o de caracterizar morfológica e eletroquimicamente a camada de óxido formada durante o processo de anodização em meio sulfúrico, elucidando mecanismos que possam levar a esta diminuição da vida em fadiga de componentes anodizados. Para tanto, foi avaliada a influência de parâmetros de processo na morfologia da camada de óxido através de técnicas de microscopia eletrônica de varredura e transmissão, análise de imagens e espectroscopia de impedância eletroquímica. Os resultados obtidos mostram que a morfologia do óxido é bastante heterogênea, com formação de vazios devido à dissolução de precipitados, e que a porosidade superficial da camada de óxido e as características da interface metal/óxido dependem de determinadas condições de processo. Além disso, há formação de trincas no óxido causadas pelo processo de selagem, as quais contribuem para a redução do desempenho em fadiga dos componentes. / The use of aluminum and its alloys in both aerospace and automotive industry is continuously growing, especially when weight reduction and subsequent reduction in fuel consumption are demanded. Aluminum anodizing process is used for diverse purposes, including corrosion resistance improvements, and anodizing with electrolytes containing sulfuric acid is widely used in industrial practice. However, such process causes a reduction in fatigue life of anodized components when compared to non-anodized ones. The main objective of this work is the morphological and electrochemical characterization of the oxide layer formed during the sulfuric anodizing, elucidating the mechanisms that can lead to this decrease in fatigue life. The influence of process parameters upon oxide morphology was evaluated by means of transmission and scanning microscopy, image analysis, and electrochemical impedance spectroscopy. Obtained results show that oxide morphology is quite heterogeneous, with void formation resulting from precipitates dissolution, and that surface porosity and the metal/oxide interface characteristics depends on certain process conditions. Besides that, the sealing process causes the formation of cracks in the oxide, which contributes to the decrease in fatigue life of components.

Dissertação (mestrado)-Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-02-22T18:29:56Z No. of bitstreams: 1 2010_AllissonRibeiroFigueiredo.pdf: 9458923 bytes, checksum: c7a7390b3aa6ddf3f2543d8505c71e9f (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2011-03-01T14:48:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_AllissonRibeiroFigueiredo.pdf: 9458923 bytes, checksum: c7a7390b3aa6ddf3f2543d8505c71e9f (MD5) / Made available in DSpace on 2011-03-01T14:48:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_AllissonRibeiroFigueiredo.pdf: 9458923 bytes, checksum: c7a7390b3aa6ddf3f2543d8505c71e9f (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo experimental e teórico do efeito da tensão média na resistência à fadiga por fretting da liga aeronáutica Al 7050-T7451. Os ensaios de fadiga por fretting foram realizados no regime de escorregamento parcial, por meio de um dispositivo acoplado a uma máquina de ensaios universal MTS 810. Os ensaios foram realizados com os mesmos parâmetros, exceto a tensão média do carregamento cíclico aplicado ao corpo de prova, que variou de um valor trativo para um compressivo. Os dados experimentais observados, e outros disponíveis na literatura, foram comparados com as estimativas de dois modelos de fadiga multiaxial baseados na Teoria das Distâncias Críticas. Em um dos modelos a amplitude das tensões cisalhantes é definida em termos do conceito de plano crítico, enquanto no outro esta medida baseia-se no conceito de amplitude da história das tensões desviadoras. Os resultados mostram que os modelos de fadiga estimaram corretamente a inicialização de trincas em todos os ensaios; entretanto, eles não foram capazes de prever o estado final dos corpos de prova que quebraram. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents an experimental and theoretical assessment of the mean stress effect on fretting fatigue strength of aeronautical Al 7050-T7451 alloy. All tests were conducted in the partial slip regime, by means of a fretting device connected to a MTS 810 universal testing machine. From test to test, all parameters were kept constant, except the mean bulk stress which varied from a tensile to a compressive value. The observed experimental data, and other ones available in the literature, were compared with the estimations of two multiaxial fatigue models based on the Theory of Critical Distances. In one of the models the shear stress amplitude is based on the critical plane concept, while in the other this measure is defined in terms of the amplitude of the stress history projected into the deviatoric space. The fatigue models satisfactorily estimated crack initiation in all tests; however, they were incapable of estimating the final state of the broken specimens.

Na tentativa de produzir componentes cada vez mais leves e seguros a industria automotiva vem continuamente atualizando seus produtos no que diz respeito à associação de materiais, uso de uniões por solda, utilização de ligas leves em substituição de ligas de aço e etc. Três são os motivos básicos para estas mudanças: aumento da segurança dos passageiros, diminuição do consumo de combustível e redução os custos de produção. As ligas de alumínio, em sua maioria desenvolvidas para uso em tecnologia aeronáutica, vêm ganhando espaço também na produção de automóveis de passeio. Um dos maiores problemas apresentados pelas ligas de alumínio é a baixa soldabilidade dificultando a produção de componentes como os conhecidos Tailor Welded Blanks (TWB). TWB consiste em unir através de solda materiais de espessura e ou propriedades mecânicas diferentes formando uma geratriz para posterior estampagem de um componente Este trabalho inova confeccionando juntas a partir de chapas de espessuras diferentes (TWB) através de soldagem por fricção e mistura mecânica (SFMM) a partir de ligas de alumínio com velocidades de soldagem convencionais (1m/min) e em altas velocidades atingindo 5 e 10m/min dependendo da liga. Duas ligas de alumínio foram utilizadas, AA5754 (não tratável termicamente) e AA6181 (tratável termicamente). Foram realizados ensaios metalográficos, perfis de microdureza, ensaios de tração. Foram realizados também ensaios para levantamento de curvas limite de conformação através de ensaios de tração em corpos de prova etalhados e ensaios de estampabilidade. Os resultados mostram que o processo SFMM é adequado para soldas de espessuras diferentes em altas velocidades. Os ensaios de microdureza não apresentam as típicas variações observadas em processos de soldagem convencional, os testes mecânicos apresentam bons resultados, especialmente paras as juntas da liga AA6181 que em ambas as condições de soldagem apresentaram valores de tensão próximos aos valores do material de base. Os testes de estampagem mostram que as juntas da liga AA5754 apresentam desempenho superior ao material de base quando conformadas, desta forma provando que essa técnica pode ser utilizada para fabricação de geratrizes para estampagem de componentes.