Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sheila Cristina Jacumasso.pdf: 3640428 bytes, checksum: 9f48682e159a5b7129a15abc7bb73945 (MD5) Previous issue date: 2014-06-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The AA7050 class from the 7XXX series alloys based on Al-Zn-Mg-Cu are widely used in aerospace structures and fuselage components, when the same are subjected to high stress loading due to its high ratio mechanical strength to density, in addition, to its corrosion resistance. The increased resistance of these alloys is obtained by heat treatment that involves solution treatment and ageing followed precipitation of a fine and homogeneous phase from the own chemical composition. In this, the present study aimed to perform the of AA7050 aluminum alloy microstructural characterization with different ageing heat treatment from the T7451, T6 and T6I4-65 conditions. Thus, different characterization techniques from the Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), Extraction of second phase particles, X-ray Diffraction (XRD) and Transmission Electron Microscopy (TEM) were used. It was evaluated which condition results is higher precipitation hardening phases that are responsible for the increased resistance of the alloy. The most significant results were obtained by TEM where it was possible to determine the morphology of the GPII zones in needles form with approximate size of 30nm and 10nm for both T6 and T6I4-65 conditions, respectively. Moreover, the metastable η' phase was identified in platelets form in the T7451, T6 and T6I4-65 conditions with approximate size of 50nm, 20nm and 10nm, respectively. The surface roughness analyses obtained by AFM have revealed that the T6I4-65 condition has higher surface roughness (Ra=14,87nm) when compared to the T7451 (Ra=7,65nm) and T6 (Ra=8,35nm) conditions. Indicating in this case, a higher density of small particles homogeneously distributed in the T6I4-65 aluminum alloy matrix. / As ligas da série 7XXX, da classe AA7050, à base de Al-Zn-Mg-Cu, são muito utilizadas na indústria aeroespacial, em estruturas de fuselagem e componentes sob alta tensão de carregamento, devido à sua alta relação entre resistência mecânica e densidade, além de sua resistência à corrosão. O aumento da resistência destas ligas é obtido por tratamento térmico de solubilização e envelhecimento, através da precipitação de uma fase fina e homogênea, proveniente da própria composição química. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo principal realizar a caracterização microestrutural de uma liga de alumínio AA7050, submetida a diferentes tratamentos térmicos de envelhecimento nas condições T7451, T6 e T6I4-65. Desse modo, fez-se o uso de diferentes técnicas de caracterização entre elas Microscopia Ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM), Extração de Partículas de segunda fase, Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão. Consequentemente, avaliou-se qual condição apresenta maior precipitação de fases endurecedoras que são responsáveis pelo aumento de resistência da liga. Os resultados mais significativos foram obtidos por MET onde foi possível determinar a morfologia das zonas GPII presentes na forma acicular (needles) com tamanho aproximado de 30nm na condição T6 e 10nm na condição T6I4-65. A fase metaestável η’ foi identificada na forma de plaquetas finas (platelets) nas condições T7451, T6 e T6I4-65 com tamanho aproximado de 50nm, 20nm e 10nm respectivamente. A rugosidade superficial obtida por AFM revelou que a condição T6I4-65 apresenta maior rugosidade superficial (Ra=14,87nm) quando comparado às condições T7451(Ra=7,65nm) e T6 (Ra=8,35nm), indicando maior densidade de partículas de pequena dimensão distribuída homogeneamente na matriz da liga de alumínio.

As ligas de alumínio são aplicadas em cerca de 70% dos componentes estruturais dos aviões e o processo de fadiga e o modo de falha predominante em estruturas aeronáuticas, para a maioria das quais a presença de concentradores de tensão e inevitável. O comportamento em fadiga e as propriedades mecânicas das ligas de alumínio endurecíveis por precipitação são fortemente influenciadas por parâmetros como tamanho, espaçamento e densidade dos precipitados endurecedores. Neste contexto, pesquisas anteriores tem mostrado que o envelhecimento interrompido (T6I4) pode proporcionar melhores combinações de propriedades mecânicas para estas ligas. O presente trabalho tem como objetivo o estudo das propriedades mecânicas e do comportamento em fadiga de alto ciclo das ligas de alumínio AA6351 e AA7050 nas condições de tratamento térmico convencionais (T6 e T7451, respectivamente) e na condição T6I4, bem como da influência das características microestruturais e do tratamento térmico sobre estas propriedades. Dentro deste contexto, analises de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) da liga AA6351 mostraram que a condição T6I4 resultou em uma maior densidade de precipitados endurecedores com tamanho heterogêneo, quando comparada com a condição T6. Para esta liga, a condição T6I4 também resultou em menores valores de tensão limite de escoamento, resistência a tração, resistência a fadiga e sensibilidade ao entalhe, com maior ductilidade e tenacidade. Para a liga AA7050, as análises de MET mostraram que a condição T6I4 resulta em uma maior densidade de precipitados endurecedores com menor tamanho, promovendo um melhor impedimento ao movimento de discordâncias durante a deformação por fadiga, quando comparada com a condição T7451. Esta alteração microestrutural proporcionou a condição T6I4 valores de resistência ao escoamento e resistência a tração similares a condição T7451, com maior ductilidade e tenacidade. A resistência a fadiga da condição T6I4 foi similar a condição T7451, entretanto o envelhecimento interrompido resultou em um melhor comportamento em sensibilidade ao entalhe. / Aluminum alloys are applied in approximately 70% of the aircraft structural components and the fatigue process is the dominant failure mode in aeronautical structures, for the most of which, the presence of stress concentrators is unavoidable. The fatigue behavior and the mechanical properties of the age hardenable aluminum alloys are strongly influenced by parameters including the size, spacing and density of strengthening precipitates. Within this context, previous researches have shown that the interrupted ageing (T6I4) could provide an improved combination of mechanical properties for these alloys. This work aims to study the mechanical properties and the high cycle fatigue behavior of AA6351 and AA7050 aluminum alloys in the conventional heat treatment conditions (T6 and T7451, respectively) and in the T6I4 condition, as well as the influence of the microstructural characteristics and of the heat treatment on these properties. Within this context, Transmission Electron Microscopy (TEM) analyzes of the AA6351 alloy showed that T6I4 condition resulted in higher density of hardening precipitates with heterogeneous size compared to T6 condition. For this alloy, the T6I4 condition resulted in lower values of yield stress, ultimate tensile strength, fatigue strength and notch sensitivity, with higher ductility and toughness. For the AA7050 alloy, TEM analyses showed that T6I4 condition presented a higher density of strengthening precipitates with smaller size promoting an improved dislocation pinning effect during the fatigue deformation compared to T7451 condition. This microstructural change provided to T6I4 condition yield stress and ultimate tensile strength similar to T7451, with higher ductility and toughness. The fatigue strength of T6I4 condition was also similar to T7451, however the interrupted ageing provided a better notch sensitivity behavior.

As ligas de alumínio são aplicadas em cerca de 70% dos componentes estruturais dos aviões e o processo de fadiga e o modo de falha predominante em estruturas aeronáuticas, para a maioria das quais a presença de concentradores de tensão e inevitável. O comportamento em fadiga e as propriedades mecânicas das ligas de alumínio endurecíveis por precipitação são fortemente influenciadas por parâmetros como tamanho, espaçamento e densidade dos precipitados endurecedores. Neste contexto, pesquisas anteriores tem mostrado que o envelhecimento interrompido (T6I4) pode proporcionar melhores combinações de propriedades mecânicas para estas ligas. O presente trabalho tem como objetivo o estudo das propriedades mecânicas e do comportamento em fadiga de alto ciclo das ligas de alumínio AA6351 e AA7050 nas condições de tratamento térmico convencionais (T6 e T7451, respectivamente) e na condição T6I4, bem como da influência das características microestruturais e do tratamento térmico sobre estas propriedades. Dentro deste contexto, analises de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) da liga AA6351 mostraram que a condição T6I4 resultou em uma maior densidade de precipitados endurecedores com tamanho heterogêneo, quando comparada com a condição T6. Para esta liga, a condição T6I4 também resultou em menores valores de tensão limite de escoamento, resistência a tração, resistência a fadiga e sensibilidade ao entalhe, com maior ductilidade e tenacidade. Para a liga AA7050, as análises de MET mostraram que a condição T6I4 resulta em uma maior densidade de precipitados endurecedores com menor tamanho, promovendo um melhor impedimento ao movimento de discordâncias durante a deformação por fadiga, quando comparada com a condição T7451. Esta alteração microestrutural proporcionou a condição T6I4 valores de resistência ao escoamento e resistência a tração similares a condição T7451, com maior ductilidade e tenacidade. A resistência a fadiga da condição T6I4 foi similar a condição T7451, entretanto o envelhecimento interrompido resultou em um melhor comportamento em sensibilidade ao entalhe. / Aluminum alloys are applied in approximately 70% of the aircraft structural components and the fatigue process is the dominant failure mode in aeronautical structures, for the most of which, the presence of stress concentrators is unavoidable. The fatigue behavior and the mechanical properties of the age hardenable aluminum alloys are strongly influenced by parameters including the size, spacing and density of strengthening precipitates. Within this context, previous researches have shown that the interrupted ageing (T6I4) could provide an improved combination of mechanical properties for these alloys. This work aims to study the mechanical properties and the high cycle fatigue behavior of AA6351 and AA7050 aluminum alloys in the conventional heat treatment conditions (T6 and T7451, respectively) and in the T6I4 condition, as well as the influence of the microstructural characteristics and of the heat treatment on these properties. Within this context, Transmission Electron Microscopy (TEM) analyzes of the AA6351 alloy showed that T6I4 condition resulted in higher density of hardening precipitates with heterogeneous size compared to T6 condition. For this alloy, the T6I4 condition resulted in lower values of yield stress, ultimate tensile strength, fatigue strength and notch sensitivity, with higher ductility and toughness. For the AA7050 alloy, TEM analyses showed that T6I4 condition presented a higher density of strengthening precipitates with smaller size promoting an improved dislocation pinning effect during the fatigue deformation compared to T7451 condition. This microstructural change provided to T6I4 condition yield stress and ultimate tensile strength similar to T7451, with higher ductility and toughness. The fatigue strength of T6I4 condition was also similar to T7451, however the interrupted ageing provided a better notch sensitivity behavior.