Neste estudo foi avaliada a resistência à corrosão da liga 2024-T3 clad, anodizada em solução de ácido tartárico-sulfúrico (TSA) e pós-tratada em banhos contendo íons de cério (Ce(NO3)3) sem e com H2O2. O pós-tratamento visa aumentar a resistência à corrosão e conferir propriedades de auto regeneração à camada anodizada, sem, no entanto, causar o fechamento dos poros, mantendo assim as propriedades de adesão. Foram avaliados os efeitos da temperatura, do tempo de imersão e da porcentagem de H2O2 no banho de pós-tratamento sobre a microestrutura e resistência à corrosão. As observações por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram que não houve fechamento dos poros e que ocorre precipitação preferencial de oxihidróxidos de Ce nas proximidades dos defeitos da camada. A avaliação da resistência à corrosão em solução de NaCl 0,1 e 0,5 mol/L por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) mostrou que a etapa de pós-tratamento em solução contendo 50 mM de Ce(NO3)3.6H2O e 10% vol. de H2O2 melhora o desempenho da camada, com o melhor resultado tendo sido obtido para a temperatura intermediária (50°C) de pós-tratamento. Os resultados dos ensaios de EIS mostraram também efeito negativo de altas temperaturas no pós-tratamento nas propriedades protetoras da camada anodizada. Esses resultados foram confirmados por fotos digitais e observação SEM das amostras após a conclusão dos experimentos de EIS. Já a caracterização composicional por meio de GDOES mostrou a incorporação de espécies de Ce dentro dos poros da camada anodizada após pós-tratamentos em solução contendo 50 mM de Ce(NO3)3.6H2O e 10% vol. H2O2 a 50°C para tempos de imersão de 2 e 5 minutos, resultados confirmados com a técnica RBS, que mostrou ainda a presença de Ce na superfície da camada e no interior dos poros mesmo após 15 dias de imersão em NaCl 0,1M. Medições de XPS mostraram que o Ce está presente na superfície das amostras nos estados de oxidação 3+ e 4+, e uma maior relação Ce3+/Ce4+ para as amostras pós-tratadas por 2 minutos. O ajuste dos diagramas de EIS com circuitos equivalentes mostrou que a selagem parcial dos poros tem papel importante na resistência à corrosão, e evidenciaram que os pós-tratamentos mais eficientes não afetam as propriedades protetoras da camada barreira. / This study evaluated the corrosion resistance of a 2024-T3 clad alloy anodized in tartaric-sulfuric acid solution (TSA) and post-treated in baths containing cerium ions, without or with H2O2. The post-treatment aims to increase the corrosion resistance and afford self-healing properties to the anodized layer, without, however, closing its porous structure, thus maintaining its adhesion properties. The effects of the temperature, immersion time and concentration of H2O2 in the post-treatment bath in the microstructure and in the corrosion resistance of the samples were evaluated. SEM observations showed that pores are not blocked and that preferential precipitation of Ce occurs in the vicinity of defective sites of the anodized layer. The evaluation of the corrosion resistance in 0.1 and 0.5 mol/L NaCl solution by means of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) showed that the post-treatment in solutions containing 50 mM of Ce(NO3)3.6H2O and 10% vol. of H2O2 improves the corrosion resistance of the anodized samples, with the best result being obtained for the intermediary temperature (50°C) of the post-treatment bath. The results of the EIS tests also showed a negative effect of higher temperatures on the protective properties of the anodized layer. Digital photos and SEM observation of the samples after the completion of the EIS experiments confirmed these results. The compositional characterization by GDOES showed the incorporation of Ce species within the pores of the anodized layer after post-treatments in solution containing 50 mM Ce (NO3)3.6H2O and 10% vol. H2O2 at 50°C for 2 and 5 minutes, confirmed by the RBS technique, which also showed the presence of Ce both at the surface and within the pores of the layer, even after 15 days of immersion in 0.1M NaCl. XPS measurements showed the presence of Ce3+ and Ce4+ species at the post-treated samples surface and showed higher Ce3+ / Ce4+ ratio for the sample post-treated for 2 minutes. Fitting of the EIS diagrams with equivalent circuits showed that partial pore sealing plays an important role in corrosion resistance and evidenced that the most efficient post-treatments do not affect the protective properties of the barrier layer.

A liga de alumínio AA 6351 é uma liga endurecível por precipitação coerente do sistema Al-Si-Mg, contendo adicionalmente Mn e Fe. Neste trabalho foi realizada a caracterização microestrutural durante o processamento de um tubo extrudado de parede grossa da liga AA 6351. Foram utilizadas várias técnicas complementares de caracterização microestrutural, tais como microscopia óptica de luz polarizada, microscopia eletrônica de varredura eletrônica (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), difração de elétrons retroespalhados (EBSD), medidas de dureza e de condutividade elétrica. Foram analisadas as principais características dos grãos e precipitados presentes. Após solidificação, foi constatada a presença de uma distribuição relativamente homogênea de grãos com diâmetro médio de aproximadamente 100 ?m e de uma fase intermetálica com morfologia alongada e rica em Al, Fe, Mn e Si. Durante a extrusão, o tamanho de grão inicial foi reduzido para cerca de um quinto do diâmetro inicial e a fase alongada, provavelmente ?-Al(FeMn)Si, foi fraturada e redistribuída e as partículas resultantes da fragmentação foram alinhadas na direção de extrusão. Foi detectada e analisada uma zona periférica de grãos grosseiros nas proximidades das superfícies externa e interna do tubo. Tratamentos térmicos complementares realizados na faixa de 400 a 550ºC em amostras retiradas do tubo na condição T6 e medidas de condutividade elétrica revelaram que a dissolução de partículas associada à queda de condutividade elétrica tem início por volta de 440ºC. / The aluminum alloy AA 6351 is a precipitation hardening alloy of the Al-Mg-Si system, additionally containing Mn and Fe. In this work the microstructural characterization during processing of a thick wall extruded tube of the AA 6351 was carried out. Several complementary techniques of microstructural characterization were used, such as polarized light optical microscopy, electronic scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), backscattered electron diffraction (EBSD), hardness and electrical conductivity measurements. The main characteristics of the grains and precipitates were analyzed. After solidification, the presence of a relatively homogeneous grain distribution with an average diameter of approximately 100 ?m and of an intermetallic phase with elongated morphology rich in Al, Fe, Mn and Si was observed. During extrusion, the initial grain size was reduced to about one-fifth of the initial diameter and the elongated phase, probably ?-Al (FeMn) Si, was fractured and redistributed and the resulting particles of the fragmentation were aligned in the extrusion direction. A peripheral coarse grain zone was detected and analyzed in the vicinity of the outer and inner surfaces of the tube. Complementary thermal treatments performed in the range of 400 to 550ºC in samples taken from the tube in the T6 condition and electrical conductivity measurements revealed that the precipitate particles dissolution associated with the electrical conductivity drop starts at around 440ºC.

Esta tese tem por objetivo a aplicação do processamento por atrito linear na liga de titânio Ti-6Al-4V. Derivado da solda por atrito linear, é um processo recente desenvolvido na década de 90 para união de alumínio. Sua aplicação em outros tipos de materiais como aços e ligas de alto desempenho, em especial o titânio, tem interessado a industria. A metodologia utilizada nesta tese para avaliar o processamento por atrito linear, consistiu na execução de ensaios mecânicos de tração em condições mistas em chapas da liga de titânio Ti-6Al-4V. A máquina utilizada para o processamento das chapas foi um centro de usinagem CNC convencional, adaptado com dispositivos especiais. Além dos ensaios de tração em condições mistas, foram executadas medições de microdurezas nas regiões atingidas pelo processo, avaliação das microestruturas resultantes e medições de tensão residual para uma caracterização mais ampla do processo. As microestruturas na região processada são caracterizadas por uma estrutura totalmente transformada. As temperaturas de pico na região processada excederam a temperatura -transus durante o processamento e a transformação da fase + ocorreu durante a fase de resfriamento. A transformação da fase para resultou na formação de agulhas de fase nos contornos e pelo interior dos grãos da fase . Pequenas regiões com estrutura equiaxial de grãos ( globular) foram observados na zona de processamento. A abordagem dos resultados quantitativos foi feita de forma estatística, visando identificar os parâmetros de maior interação com os resultados observados. Foi identificado nesta tese que a rotação da ferramenta apresentou a maior influência nos resultados de tensão residual, microdureza e tensão de escoamento. Uma importante contribuição à modelagem da tensão de escoamento para materiais anisotrópicos é proposta, baseado em um critério de escoamento ortotrópico. Equações complementares baseadas nos testes mistos de tração e cisalhamento são propostas para modificar o modelo ortotrópico. O intuito deste modelo é indicar em que condições o material tem seu regime de escoamento atingido, podendo servir de base para simulações práticas de peças em condições similares. / This thesis aims at the application of friction stir processing (FSP) in Ti-6Al-4V titanium alloy. Derived from friction stir welding (FSW), it is a recent process developed in the 90s for aluminum joining. Its application to other types of materials such as steel and high performance alloys, in particular titanium, has interested industry. The methodology applied in this thesis to evaluate FSP, consisted in the execution of tensile test at mixed conditions to Ti-6Al-4V sheets 4. The machine used for processing the sheet was a conventional CNC milling machine, assembled with special fixture devices. In addition to tensile tests, measurements have been performed to the regions affected by the process such as evaluation of microhardness, microstructure and residual stress condition. The microstructures at the processed region are characterized by a transformed structure. The peak temperatures, in the processed region, exceeded the -transus temperature during the processing and transformation of the phase + occurred during the cooling phase. This transformation resulted in the formation of boundary and intergranular phase (Widmanstätten) at the grains. Small regions of equiaxed grain structure (globular ) were observed in the processed zone. The approach to the quantitative results was made in statistical form aiming to identify the parameters interaction with the observed results. It was identified in this thesis that the tool spinning rotation showed the highest influence on the results of residual stress, hardness and yield strength. An important contribution to the modeling of anisotropic materials yield stress is proposed based on an orthotropic yield criterion. Additional equations based on the mixed tests for tensile and shear are proposed to modify the orthotropic model. The purpose of this model is to indicate the conditions under which the material has reached its yield regime, and may be a basis for practical simulations in similar conditions.

Este trabalho tem o intuito de analisar a junção realizada pelo processo de soldagem por fricção-mistura (FSW) pelo do teste de Arcan. É apresentada inicialmente uma revisão bibliográfica dos estudos já realizados nessa área e da teoria relevante. Foram realizados ensaios para avaliar a falha da junta sob carregamento multiaxial quando comparada à falha do material base. Para a realização dos ensaios utilizouse uma máquina de tração com capacidade de 50 kN. Foi projetado e construído um dispositivo de Arcan modificado, que permite a variação do ângulo com o qual a força de tração é aplicada. Os resultados práticos demonstraram as características de resistência da junção por FSW quando sujeita à forças de tração e cisalhamento. Os resultados obtidos servem como base para comparação entre junções feitas por FSW e por métodos convencionais como a utilização de rebites (prática muito comum na indústria aeronáutica). / The aim of this work is to analyze the junction made by Friction Stir Welding (FSW) using the Arcan test. Initially is presented a review of the studies carried out in this area and the relevant theory for the project. Tests were executed in order to evaluate the failure of the welding under multiaxial loading when compared to the failure of the base material. In order to execute the Arcan Tests, a tensile test machine with nominal capacity of 50 kN was used. A modified Arcan device, that allows an angle variation of the force applied, was developed and fabricated. The practical results demonstrate the FSW joint resistance characteristics when subjected to normal and shear forces. The results obtained serve as basis to compare the junctions made using FSW and conventional joint methods like rivets (very common practice in the aeronautical industry).