O processo de soldagem por fricção e mistura (FSW) tem despertado grande interesse nos últimos anos e tornou-se uma alternativa para unir materiais de baixa soldabilidade, como as ligas de alumínio das séries 2XXX e 7XXX, as quais são empregadas na estrutura das aeronaves, por possuírem elevada relação resistência/peso. O processo FSW, todavia, causa mudanças microestruturais nos materiais soldados, particularmente na zona misturada (ZM) e nas zonas termicamente (ZTA) ou termomecanicamente (ZTMA) afetadas. Estas mudanças geralmente interferem no desempenho frente à corrosão das ligas soldadas. No presente estudo, a resistência à corrosão das ligas de alumínio 2024-T3 e 7475-T761, unidas pelo processo FSW foi investigada em solução 10 mM de NaCl. Ensaios de visualização em gel ágar-ágar e de imersão associados a técnicas microscópicas foram realizados para investigar o efeito do acoplamento galvânico na corrosão das diferentes regiões da junta soldada. Os resultados do ensaio de visualização em gel mostraram que, quando acopladas, a liga 2024 atua como cátodo e a 7475 como ânodo. Os ensaios de imersão revelaram acoplamento galvânico entre as ligas na zona misturada (ZM). A região mais afetada pela corrosão foi a ZTMA da liga 7475, com corrosão intergranular desde as primeiras horas de imersão. A influência do processo de soldagem na resistência à corrosão das duas ligas de alumínio foi investigada por ensaios eletroquímicos. Os ensaios eletroquímicos adotados foram medidas de potencial de circuito aberto (PCA) em função do tempo de exposição ao meio corrosivo, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e curvas de polarização potenciodinâmica. Os ensaios de polarização mostraram elevada atividade eletroquímica na zona de mistura indicada pelos altos valores de densidade de corrente em comparação com as demais zonas testadas. Os resultados de EIE globais mostraram que nas primeiras horas de exposição ao eletrólito o processo de corrosão foi predominantemente controlado pela liga 7475; todavia, com o tempo de exposição ao eletrólito, a corrosão passou a ser controlada pela liga 2024. / Friction stir welding (FSW) has roused great interest in recent years and it is now an alternative for joining materials of low weldability, such as the aluminum alloys of the 2XXX and 7XXX series, used in the aircrafts structure due to their high strength /weight ratio. However, FSW causes material microstructural changes, mainly in the stir zone (SZ), the heat affected zone (HAZ) or thermomechanically (TMAZ) affected zones of the materials welded. These generally interfere with the corrosive performance of the welded joint. In the present study, the corrosion resistance of the 2024-T3 and 7475-T761aluminum alloys, joined by FSW was investigated in 10 mM NaCl electrolyte. Agar-agar gel and immersion tests associated with microscopic techniques were performed to investigate the effect of galvanic coupling between the welded materials. Results from this test showed that, when galvanically coupled, the 2024 alloy acts as cathode and the 7475 as anode. Immersion tests revealed galvanic coupling between the alloys in the SZ. The zone most susceptible to corrosion was the TMAZ of the 7475. Intergranular corrosion was observed in this zone since the first hours of immersion. The influence of the welding process on the corrosion resistance of the alloys was also evaluated by electrochemical tests. The electrochemical tests adopted were open circuit potential measurements (OCP) as a function of time of exposure to the electrolyte, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization curves. The polarization tests showed high electrochemical activity in the stir zone indicated by the high current densities measured comparatively to the other tested zones. The global EIS results indicated that in the first few hours of exposure to the electrolyte the corrosion process was predominantly controlled by the 7475 alloy; however, with time of exposure to the electrolyte, the corrosion was controlled by alloy 2024.

A redução de peso é uma questão tecnológica fundamental para a indústria aeroespacial, uma vez que diminui o consumo de combustível, resultando em redução de custos e contribuindo para a redução da emissão de gases de efeito estufa. Devido à relação favorável entre resistência mecânica e peso, as ligas de alumínio de elevada resistência mecânica contribuem favoravelmente para este aspecto. Entretanto, como estas ligas são dificilmente soldáveis pelos processos tradicionais envolvendo fusão, o procedimento de junção utilizado em aeronaves é a rebitagem, resultando em ganho de peso. O processo de soldagem por fricção (friction stir welding -FSW), desenvolvido no início dos anos noventa pelo The Welding Institute (TWI) do Reino Unido, se constituiu em um grande avanço para a soldagem das ligas de alumínio utilizadas na indústria aeroespacial, pois permite a produção de soldas mais confiáveis e virtualmente livres de defeitos. Entretanto, o aquecimento das peças e a deformação mecânica durante a FSW geram zonas com diferentes características microestruturais que, de acordo com a literatura, apresentam resistências à corrosão diferentes. Por oferecerem elevada resolução lateral, as técnicas eletroquímicas locais são úteis para elucidar as diferenças de reatividade local de eletrodos heterogêneos, como no caso de metais soldados. No presente trabalho técnicas eletroquímicas locais foram empregadas para caracterização da resistência à corrosão em meio contendo cloreto das diferentes zonas geradas pela soldagem de topo da liga de alumínio 2024-T3 por FSW, comparando-a com a exibida pelo metal base. O estudo foi complementado com a caracterização microestrutural destas regiões e também por ensaios macroscópicos de corrosão. Os resultados dos procedimentos de caracterização microestrutural confirmaram que a FSW provoca modificações na microestrutura das regiões afetadas pelo processo, principalmente no que concerne à distribuição das nanopartículas precipitadas durante o envelhecimento natural da liga. Por sua vez, os resultados dos ensaios macroscópicos de corrosão e eletroquímicos locais mostraram-se concordantes na determinação da região mais sensível à corrosão, que foi verificada como sendo as zonas termicamente afetada (Heat Affected Zone - HAZ) e termomecanicamente afetada (Thermomechanically Affected Zone - TMAZ) do lado do avanço da ferramenta de soldagem, mostrando também que as regiões afetadas pelo processo de soldagem apresentam resistência à corrosão inferior à do metal base. Através do uso da espectroscopia de impedância eletroquímica local (Local Electrochemical Impedance Spectroscopy - LEIS) foi evidenciado que o acoplamento galvânico entre as diferentes zonas geradas durante o processo de soldagem não desempenha um papel relevante na aceleração do processo corrosivo, o que está em desacordo com os resultados publicados em diversos estudos realizados com esta liga soldada por FSW. O trabalho apresenta ainda uma contribuição teórica original demonstrando que medidas de ângulo de contato e de espectroscopia de impedância eletroquímica em uma gota séssil podem ser usadas simultaneamente para a determinação da capacitância da dupla camada elétrica. As previsões do modelo teórico foram confirmadas tanto através de resultados obtidos com um sistema modelo como também em determinações realizadas nas diferentes regiões geradas pela soldagem por FSW da liga 2024-T3. / Weight reduction is a fundamental technological issue for the aerospace industry, as it decreases the fuel consumption, resulting in reduced both costs and greenhouse gases emission. Due to the favorable relation between strength and weight, high strength aluminum alloys favorably contribute to this aspect, but they remain difficult to weld by conventional processes involving fusion, and, therefore, the junction procedure used in aircraft is riveting, resulting in weight gain. The friction stir welding (FSW) process, developed in the early nineties by the \"The Welding Institute\" (TWI), United Kingdom, is a major breakthrough for the welding of aluminum alloys as it allows the production of more reliable and virtually defect-free welds. However, the heating of the parts and the mechanical deformation during FSW generate zones with different microstructures with different corrosion resistances. As they offer high lateral resolution, local electrochemical techniques are useful for elucidating differences in local reactivity of heterogeneous electrodes, as the case of welded metals. In the present work, local electrochemical techniques were employed to characterize the corrosion resistance in chloride environment of the different zones generated by butt welding the 2024-T3 aluminum alloy by FSW, and to compare this response with that displayed by the base metal. The study was complemented with the microstructural characterization of these regions and also by macroscopic corrosion tests. The results of the microstructural characterization confirmed that FSW causes changes in the microstructure of the regions affected by the process, especially with regard to the distribution of the precipitated nanoparticles during the natural aging of the alloy. The results of the macroscopic corrosion and of the local electrochemical tests showed good agreement in the determination of the most sensitive regions to corrosion, which were found to be the heat affected (HAZ) and the thermomechanically affected (TMAZ) zones of the advancing side of the weld tool. They also showed that the regions affected by the welding procedure have a lower corrosion resistance than the base metal. By using Local Electrochemical Impedance Spectroscopy (LEIS), it was shown that the galvanic coupling between the different areas generated during the welding process does not need to be taken into account in the description of the corrosion process, which is at odds with the results published in several studies of this alloy welded by FSW. The work also present an original theoretical contribution, demonstrating that contact-angle measurements and electrochemical impedance spectroscopy in a sessile drop can be used simultaneously to determine the capacity of the interface. The theoretical model predictions were confirmed by the experimental results obtained both with a model system and in the different regions generated by FSW of aluminum alloy 2024-T3.

O processo de soldagem por atrito linear com mistura (FSW) é uma técnica recente para a soldagem no estado sólido de materiais, em particular para o alumínio e suas ligas. O processo foi inventado na Inglaterra em 1991. Neste processo, as partes a serem soldadas são fixadas e uma ferramenta especial realiza a soldagem de forma contínua. A ferramenta possui uma velocidade de rotação e, durante a sua translação, o material é misturado no estado sólido e, conseqüentemente, soldando as duas partes. A junta soldada por FSW de alumínio AA 6063-T6, com espessura de 3 mm foi caracterizada. A soldagem foi realizada com uma rotação da ferramenta de 710 rpm e com uma velocidade de translação de 5,3 mm/s. A ferramenta empregada é do tipo three flats, com diâmetro do ombro de 14 mm, diâmetro do pino de 3 mm e com ângulo de 90° com relação à horizontal. Os corpos de prova foram soldados em três condições: um passe, dois passes e dois passes com inversão de rotação do pino. Após a soldagem foram realizados os seguintes tratamentos térmicos: solubilização, envelhecimento e recozimento. A junta soldada foi caracterizada por macrografias, micrografias, microdureza, ensaios de calorimetria diferencial e EBSD. Os resultados mostraram que existem ZTMAs diferentes conforme a condição dos de passes. O número de passes tem influência nas componentes da textura alterando de Cubo para Latão e para Goss + Cobre. Os tratamentos térmicos de envelhecimento e recozimento produziram as maiores e menores durezas do cordão, respectivamente. Foi observada a sinergia entre os fatores número de passes e região do cordão no tamanho de grão do cordão. O lado de retrocesso, após o tratamento térmico, apresentou os grãos mais finos. / Friction stir welding (FSW) is a recent process for aluminium welding in solid state. This process was invented in England in 1991. The welding process is done with a special rotating tool that travels along the joint while the parts are fixed. The tool has a speed and a rotation and during its translation the material mixtures in solid state and the joint occurs. The objective of this paper is to show the metallurgical and mechanical characteristics of a 3 mm thick Aluminum AA 6063 T6 plate welded joint. The tool rotation speed was 710 rpm and the translation speed was 5.3 mm/s. The type of the tool used was three flats, with a shoulder diameter of 14mm and pin diameter of 3mm and perpendicular to the plate. The samples were welded in three conditions: one pass, two passes and two passes with pin rotation inversion in the second pass. The welded samples were also submitted to solution heat treatment, solution heat treatment followed by aging and annealing heat treatments. The welded joint was studied with these main experimental techniques: optical and scanning electron microscopy, microhardness, differential scanning calorimetry and electron backscatter diffraction for texture analysis. The results showed different TAZs according to the welding conditions. The number of passes has influence over the texture components changing from Cube to Brass and to Goss + Copper. The aging and solution heat treatments showed the highest and the lowest hardness, respectively. Synergy between the welding conditions and weld region was observed for the grain size results. The retreating side produced the finest grains after heat treating.

A pesquisa por novos materiais e processos que possam garantir aeronaves mais leves e operacionalmente mais viáveis, tem-se dado praticamente em todos os componentes de uma aeronave, com consequência direta no menor consumo de combustível e benefícios para o fabricante, operadores e a população em geral com aplicação do conceito de \'aeronave verde\'. Nestes quesitos, materiais/processos, destacam-se as ligas de alumínio (2xxx e 7xxx) e a solda por fricção mistura (FSW- Friction Stir Welding) por sua relação custo/benefício. A soldagem por fricção de elementos estruturais aeronáuticos formados de materiais dissimilares que possuem propriedades mecânicas distintas é de grande interesse para a indústria aeronáutica, devido aos ganhos de peso e de custo de operação que esse tipo de junção pode gerar. Sendo assim foram avaliadas as principais propriedades mecânicas de interesse e correlacionar com a microestrutura de ligas dissimilares e similares soldadas pelo processo de FSW e a inteiração destas com os meios ambiente, criogênico e corrosivo aos quais, aeronaves podem ser sujeitas durante os voos. Para tal desenvolvimento a solda dissimilar foi realizada com as ligas de alumínio-lítio 2050-T84 e alumínio 7050-T7451, enquanto que a solda similar foi realizada com a liga de alumínio-lítio 2198-T851. Foram feitas análises de ciclo térmico durante a soldagem e ambas juntas foram classificadas como solda quente, que prevê intensa variação microestrutural e afetam as propriedades mecânicas de dureza, a tenacidade fadiga e corrosão fadiga. A caracterização microestrutural realizada pela técnica de EBSD evidenciou alta quantidade de CAA que resultou na redução da dureza e aumento da tenacidade à fratura na região de contato entre a peça de trabalho e o ombro da ferramenta. De contra partida, a taxa de propagação de trinca por fadiga aumentou ligeiramente no meio salino. / The research for new materials and processes that produce light materials and operationally viable, has occurred in almost all the components of an aircraft, with a direct consequence in the lower fuel consumption and benefits for the manufacturing, operators and the population in application of the concept of \'green aircraft\'. In these questions, materials/processes, the most important are aluminum alloys (2xxx and 7xxx) and friction stir welding for their cost/benefit ratio. Friction stir welding of aeronautical structural elements made of dissimilar materials with distinct mechanical properties is of great interest to the aeronautical industry due to the weight and operating costs that this type of joint can result. Thus, the main mechanical properties of interest and correlate with the microstructure of dissimilar and similar alloys welded by the FSW and their interaction with the ambient, cryogenic and corrosive environments to which aircraft may be subject during flight. To development, the dissimilar weld performed with the lithium-aluminum alloys 2050-T84 and aluminum 7050-T7451, while the similar solder performed with the lithium-aluminum alloy 2198-T851. Thermal cycle analyzes were done during welding and both joints were classified as hot welding, which provides intense microstructural variation and affect the mechanical properties of hardness, fatigue toughness and fatigue corrosion. The microstructural characterization performed by the EBSD technique evidenced a high amount of CAA that resulted in low hardness and high fracture toughness in the region of contact between the workpiece and the tool shoulder. On the other hand, the rate of crack propagation by fatigue increased slightly in the saline atmosphere.

A redução de peso é uma questão tecnológica fundamental para a indústria aeroespacial, uma vez que diminui o consumo de combustível, resultando em redução de custos e contribuindo para a redução da emissão de gases de efeito estufa. Devido à relação favorável entre resistência mecânica e peso, as ligas de alumínio de elevada resistência mecânica contribuem favoravelmente para este aspecto. Entretanto, como estas ligas são dificilmente soldáveis pelos processos tradicionais envolvendo fusão, o procedimento de junção utilizado em aeronaves é a rebitagem, resultando em ganho de peso. O processo de soldagem por fricção (friction stir welding -FSW), desenvolvido no início dos anos noventa pelo The Welding Institute (TWI) do Reino Unido, se constituiu em um grande avanço para a soldagem das ligas de alumínio utilizadas na indústria aeroespacial, pois permite a produção de soldas mais confiáveis e virtualmente livres de defeitos. Entretanto, o aquecimento das peças e a deformação mecânica durante a FSW geram zonas com diferentes características microestruturais que, de acordo com a literatura, apresentam resistências à corrosão diferentes. Por oferecerem elevada resolução lateral, as técnicas eletroquímicas locais são úteis para elucidar as diferenças de reatividade local de eletrodos heterogêneos, como no caso de metais soldados. No presente trabalho técnicas eletroquímicas locais foram empregadas para caracterização da resistência à corrosão em meio contendo cloreto das diferentes zonas geradas pela soldagem de topo da liga de alumínio 2024-T3 por FSW, comparando-a com a exibida pelo metal base. O estudo foi complementado com a caracterização microestrutural destas regiões e também por ensaios macroscópicos de corrosão. Os resultados dos procedimentos de caracterização microestrutural confirmaram que a FSW provoca modificações na microestrutura das regiões afetadas pelo processo, principalmente no que concerne à distribuição das nanopartículas precipitadas durante o envelhecimento natural da liga. Por sua vez, os resultados dos ensaios macroscópicos de corrosão e eletroquímicos locais mostraram-se concordantes na determinação da região mais sensível à corrosão, que foi verificada como sendo as zonas termicamente afetada (Heat Affected Zone - HAZ) e termomecanicamente afetada (Thermomechanically Affected Zone - TMAZ) do lado do avanço da ferramenta de soldagem, mostrando também que as regiões afetadas pelo processo de soldagem apresentam resistência à corrosão inferior à do metal base. Através do uso da espectroscopia de impedância eletroquímica local (Local Electrochemical Impedance Spectroscopy - LEIS) foi evidenciado que o acoplamento galvânico entre as diferentes zonas geradas durante o processo de soldagem não desempenha um papel relevante na aceleração do processo corrosivo, o que está em desacordo com os resultados publicados em diversos estudos realizados com esta liga soldada por FSW. O trabalho apresenta ainda uma contribuição teórica original demonstrando que medidas de ângulo de contato e de espectroscopia de impedância eletroquímica em uma gota séssil podem ser usadas simultaneamente para a determinação da capacitância da dupla camada elétrica. As previsões do modelo teórico foram confirmadas tanto através de resultados obtidos com um sistema modelo como também em determinações realizadas nas diferentes regiões geradas pela soldagem por FSW da liga 2024-T3. / Weight reduction is a fundamental technological issue for the aerospace industry, as it decreases the fuel consumption, resulting in reduced both costs and greenhouse gases emission. Due to the favorable relation between strength and weight, high strength aluminum alloys favorably contribute to this aspect, but they remain difficult to weld by conventional processes involving fusion, and, therefore, the junction procedure used in aircraft is riveting, resulting in weight gain. The friction stir welding (FSW) process, developed in the early nineties by the \"The Welding Institute\" (TWI), United Kingdom, is a major breakthrough for the welding of aluminum alloys as it allows the production of more reliable and virtually defect-free welds. However, the heating of the parts and the mechanical deformation during FSW generate zones with different microstructures with different corrosion resistances. As they offer high lateral resolution, local electrochemical techniques are useful for elucidating differences in local reactivity of heterogeneous electrodes, as the case of welded metals. In the present work, local electrochemical techniques were employed to characterize the corrosion resistance in chloride environment of the different zones generated by butt welding the 2024-T3 aluminum alloy by FSW, and to compare this response with that displayed by the base metal. The study was complemented with the microstructural characterization of these regions and also by macroscopic corrosion tests. The results of the microstructural characterization confirmed that FSW causes changes in the microstructure of the regions affected by the process, especially with regard to the distribution of the precipitated nanoparticles during the natural aging of the alloy. The results of the macroscopic corrosion and of the local electrochemical tests showed good agreement in the determination of the most sensitive regions to corrosion, which were found to be the heat affected (HAZ) and the thermomechanically affected (TMAZ) zones of the advancing side of the weld tool. They also showed that the regions affected by the welding procedure have a lower corrosion resistance than the base metal. By using Local Electrochemical Impedance Spectroscopy (LEIS), it was shown that the galvanic coupling between the different areas generated during the welding process does not need to be taken into account in the description of the corrosion process, which is at odds with the results published in several studies of this alloy welded by FSW. The work also present an original theoretical contribution, demonstrating that contact-angle measurements and electrochemical impedance spectroscopy in a sessile drop can be used simultaneously to determine the capacity of the interface. The theoretical model predictions were confirmed by the experimental results obtained both with a model system and in the different regions generated by FSW of aluminum alloy 2024-T3.

Neste trabalho os efeitos da soldagem por fricção e mistura na resistência à corrosão da liga 2098-T351 foram avaliados e correlacionados com sua microestrutura. Neste sentido, técnicas eletroquímicas convencionais e locais (EIS, curvas de polarização, SVET, SECM e LEIS) em conjunto com técnicas de caracterização microestrutural (XPS, SEM, TEM, DSC, microdureza, perfilometria ótica) foram utilizadas. Devido a pouca informação encontrada na literatura sobre este material, uma caracterização prévia da liga na condição como recebida pelo fabricante foi realizada. Com isso, observou-se a existência da influência da preparação da amostra na resistência à corrosão da liga. Amostras na condição como recebida apresentaram maior resistência à corrosão do que as amostras polidas. Em seguida, a liga 2098-T351 foi caracterizada e sua resistência à corrosão comparada com a da liga convencional 2024-T3, amplamente usada na indústria aeroespacial. Os resultados mostraram diferentes mecanismos de propagação da corrosão para as duas ligas. Em termos de resistência à corrosão, a liga 2098-T351 apresentou potencial para substituir a liga 2024-T3 em termos de resistência a penetração do ataque localizado. Por fim, a reatividade das diferentes zonas de soldagem foi correlacionada com as respectivas características microestruturais. Os resultados mostraram que a região da junta soldada, que compreende a região da zona misturada e zona termomecânicamente afetada, foi mais resistente à corrosão do que a zona termicamente afetada e o metal base. A alta densidade da fase T1 (Al2CuLi) nestas ultimas regiões, comparadas à junta soldada foi considerada responsável por esse comportamento. / In this work, the effects of friction stir welding on the corrosion resistance of the 2098-T351 alloy were evaluated and correlated with its microstructure. In this sense, conventional and local eletrochemical techniques (EIS, polarization curves, SVET, SECM e LEIS) together with microstructural characterization techniques (XPS, SEM, TEM, DSC, microhardness, optical profilometry) were used. Due to the little information found in the literature on the 2098-T351 alloy a prior characterization of the alloy in the as received condition by the manufacturer was carried out. Thus, the influence of sample preparation on the corrosion resistance of the alloy was observed. Samples in the as-received condition showed higher corrosion resistance than the polished ones. Next, the the 2098-T351 alloy was characterized and its corrosion resistance compared to that of the conventional 2024-T3, widely used in the aerospace industry. The results showed different mechanisms of corrosion propagation for the two alloys. In terms of corrosion resistance, the 2098-T351 alloy presents potential to replace the conventional 2024-T3 alloy due to its resistance to corrosion attack penetration. Finally, the reactivity of the different FSW welding zones was correlated with their microstructural features. The results showed that the weld joint, which comprises the stir zone and the thermomechanically affected zone, was more resistant to corrosion than the heat affected zone and base metal. The high density of T1 phase (Al2CuLi) in these last zones, compared to the weld joint was considered responsible for this behavior.

A pesquisa por novos materiais e processos que possam garantir aeronaves mais leves e operacionalmente mais viáveis, tem-se dado praticamente em todos os componentes de uma aeronave, com consequência direta no menor consumo de combustível e benefícios para o fabricante, operadores e a população em geral com aplicação do conceito de \'aeronave verde\'. Nestes quesitos, materiais/processos, destacam-se as ligas de alumínio (2xxx e 7xxx) e a solda por fricção mistura (FSW- Friction Stir Welding) por sua relação custo/benefício. A soldagem por fricção de elementos estruturais aeronáuticos formados de materiais dissimilares que possuem propriedades mecânicas distintas é de grande interesse para a indústria aeronáutica, devido aos ganhos de peso e de custo de operação que esse tipo de junção pode gerar. Sendo assim foram avaliadas as principais propriedades mecânicas de interesse e correlacionar com a microestrutura de ligas dissimilares e similares soldadas pelo processo de FSW e a inteiração destas com os meios ambiente, criogênico e corrosivo aos quais, aeronaves podem ser sujeitas durante os voos. Para tal desenvolvimento a solda dissimilar foi realizada com as ligas de alumínio-lítio 2050-T84 e alumínio 7050-T7451, enquanto que a solda similar foi realizada com a liga de alumínio-lítio 2198-T851. Foram feitas análises de ciclo térmico durante a soldagem e ambas juntas foram classificadas como solda quente, que prevê intensa variação microestrutural e afetam as propriedades mecânicas de dureza, a tenacidade fadiga e corrosão fadiga. A caracterização microestrutural realizada pela técnica de EBSD evidenciou alta quantidade de CAA que resultou na redução da dureza e aumento da tenacidade à fratura na região de contato entre a peça de trabalho e o ombro da ferramenta. De contra partida, a taxa de propagação de trinca por fadiga aumentou ligeiramente no meio salino. / The research for new materials and processes that produce light materials and operationally viable, has occurred in almost all the components of an aircraft, with a direct consequence in the lower fuel consumption and benefits for the manufacturing, operators and the population in application of the concept of \'green aircraft\'. In these questions, materials/processes, the most important are aluminum alloys (2xxx and 7xxx) and friction stir welding for their cost/benefit ratio. Friction stir welding of aeronautical structural elements made of dissimilar materials with distinct mechanical properties is of great interest to the aeronautical industry due to the weight and operating costs that this type of joint can result. Thus, the main mechanical properties of interest and correlate with the microstructure of dissimilar and similar alloys welded by the FSW and their interaction with the ambient, cryogenic and corrosive environments to which aircraft may be subject during flight. To development, the dissimilar weld performed with the lithium-aluminum alloys 2050-T84 and aluminum 7050-T7451, while the similar solder performed with the lithium-aluminum alloy 2198-T851. Thermal cycle analyzes were done during welding and both joints were classified as hot welding, which provides intense microstructural variation and affect the mechanical properties of hardness, fatigue toughness and fatigue corrosion. The microstructural characterization performed by the EBSD technique evidenced a high amount of CAA that resulted in low hardness and high fracture toughness in the region of contact between the workpiece and the tool shoulder. On the other hand, the rate of crack propagation by fatigue increased slightly in the saline atmosphere.

O processo de soldagem por fricção e mistura (FSW) tem despertado grande interesse nos últimos anos e tornou-se uma alternativa para unir materiais de baixa soldabilidade, como as ligas de alumínio das séries 2XXX e 7XXX, as quais são empregadas na estrutura das aeronaves, por possuírem elevada relação resistência/peso. O processo FSW, todavia, causa mudanças microestruturais nos materiais soldados, particularmente na zona misturada (ZM) e nas zonas termicamente (ZTA) ou termomecanicamente (ZTMA) afetadas. Estas mudanças geralmente interferem no desempenho frente à corrosão das ligas soldadas. No presente estudo, a resistência à corrosão das ligas de alumínio 2024-T3 e 7475-T761, unidas pelo processo FSW foi investigada em solução 10 mM de NaCl. Ensaios de visualização em gel ágar-ágar e de imersão associados a técnicas microscópicas foram realizados para investigar o efeito do acoplamento galvânico na corrosão das diferentes regiões da junta soldada. Os resultados do ensaio de visualização em gel mostraram que, quando acopladas, a liga 2024 atua como cátodo e a 7475 como ânodo. Os ensaios de imersão revelaram acoplamento galvânico entre as ligas na zona misturada (ZM). A região mais afetada pela corrosão foi a ZTMA da liga 7475, com corrosão intergranular desde as primeiras horas de imersão. A influência do processo de soldagem na resistência à corrosão das duas ligas de alumínio foi investigada por ensaios eletroquímicos. Os ensaios eletroquímicos adotados foram medidas de potencial de circuito aberto (PCA) em função do tempo de exposição ao meio corrosivo, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e curvas de polarização potenciodinâmica. Os ensaios de polarização mostraram elevada atividade eletroquímica na zona de mistura indicada pelos altos valores de densidade de corrente em comparação com as demais zonas testadas. Os resultados de EIE globais mostraram que nas primeiras horas de exposição ao eletrólito o processo de corrosão foi predominantemente controlado pela liga 7475; todavia, com o tempo de exposição ao eletrólito, a corrosão passou a ser controlada pela liga 2024. / Friction stir welding (FSW) has roused great interest in recent years and it is now an alternative for joining materials of low weldability, such as the aluminum alloys of the 2XXX and 7XXX series, used in the aircrafts structure due to their high strength /weight ratio. However, FSW causes material microstructural changes, mainly in the stir zone (SZ), the heat affected zone (HAZ) or thermomechanically (TMAZ) affected zones of the materials welded. These generally interfere with the corrosive performance of the welded joint. In the present study, the corrosion resistance of the 2024-T3 and 7475-T761aluminum alloys, joined by FSW was investigated in 10 mM NaCl electrolyte. Agar-agar gel and immersion tests associated with microscopic techniques were performed to investigate the effect of galvanic coupling between the welded materials. Results from this test showed that, when galvanically coupled, the 2024 alloy acts as cathode and the 7475 as anode. Immersion tests revealed galvanic coupling between the alloys in the SZ. The zone most susceptible to corrosion was the TMAZ of the 7475. Intergranular corrosion was observed in this zone since the first hours of immersion. The influence of the welding process on the corrosion resistance of the alloys was also evaluated by electrochemical tests. The electrochemical tests adopted were open circuit potential measurements (OCP) as a function of time of exposure to the electrolyte, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization curves. The polarization tests showed high electrochemical activity in the stir zone indicated by the high current densities measured comparatively to the other tested zones. The global EIS results indicated that in the first few hours of exposure to the electrolyte the corrosion process was predominantly controlled by the 7475 alloy; however, with time of exposure to the electrolyte, the corrosion was controlled by alloy 2024.

O processo de soldagem por atrito linear com mistura (FSW) é uma técnica recente para a soldagem no estado sólido de materiais, em particular para o alumínio e suas ligas. O processo foi inventado na Inglaterra em 1991. Neste processo, as partes a serem soldadas são fixadas e uma ferramenta especial realiza a soldagem de forma contínua. A ferramenta possui uma velocidade de rotação e, durante a sua translação, o material é misturado no estado sólido e, conseqüentemente, soldando as duas partes. A junta soldada por FSW de alumínio AA 6063-T6, com espessura de 3 mm foi caracterizada. A soldagem foi realizada com uma rotação da ferramenta de 710 rpm e com uma velocidade de translação de 5,3 mm/s. A ferramenta empregada é do tipo three flats, com diâmetro do ombro de 14 mm, diâmetro do pino de 3 mm e com ângulo de 90° com relação à horizontal. Os corpos de prova foram soldados em três condições: um passe, dois passes e dois passes com inversão de rotação do pino. Após a soldagem foram realizados os seguintes tratamentos térmicos: solubilização, envelhecimento e recozimento. A junta soldada foi caracterizada por macrografias, micrografias, microdureza, ensaios de calorimetria diferencial e EBSD. Os resultados mostraram que existem ZTMAs diferentes conforme a condição dos de passes. O número de passes tem influência nas componentes da textura alterando de Cubo para Latão e para Goss + Cobre. Os tratamentos térmicos de envelhecimento e recozimento produziram as maiores e menores durezas do cordão, respectivamente. Foi observada a sinergia entre os fatores número de passes e região do cordão no tamanho de grão do cordão. O lado de retrocesso, após o tratamento térmico, apresentou os grãos mais finos. / Friction stir welding (FSW) is a recent process for aluminium welding in solid state. This process was invented in England in 1991. The welding process is done with a special rotating tool that travels along the joint while the parts are fixed. The tool has a speed and a rotation and during its translation the material mixtures in solid state and the joint occurs. The objective of this paper is to show the metallurgical and mechanical characteristics of a 3 mm thick Aluminum AA 6063 T6 plate welded joint. The tool rotation speed was 710 rpm and the translation speed was 5.3 mm/s. The type of the tool used was three flats, with a shoulder diameter of 14mm and pin diameter of 3mm and perpendicular to the plate. The samples were welded in three conditions: one pass, two passes and two passes with pin rotation inversion in the second pass. The welded samples were also submitted to solution heat treatment, solution heat treatment followed by aging and annealing heat treatments. The welded joint was studied with these main experimental techniques: optical and scanning electron microscopy, microhardness, differential scanning calorimetry and electron backscatter diffraction for texture analysis. The results showed different TAZs according to the welding conditions. The number of passes has influence over the texture components changing from Cube to Brass and to Goss + Copper. The aging and solution heat treatments showed the highest and the lowest hardness, respectively. Synergy between the welding conditions and weld region was observed for the grain size results. The retreating side produced the finest grains after heat treating.

Dans le domaine aéronautique, le soudage par friction-malaxage (FSW – Friction Stir Welding) apparait comme un procédé innovant d’assemblage des fuselages, allégeant la structure avion en remplaçant la technique actuelle de rivetage. La simulation numérique est un support permettant de mieux comprendre et maîtriser ce procédé. L’alliage d’aluminium étudié dans ce projet est de type AA2024-T3 et tire principalement ses propriétés du durcissement structural. Modéliser l’évolution de la précipitation s’avère essentiel pour définir les propriétés finales de la soudure. Le modèle choisi doit prendre en considération les familles de précipités formés et les processus de germination, croissance et coalescence. Il doit être précis, robuste et rapide pour être applicable au procédé FSW. Un modèle de classe couplé à des calculs d’équilibre thermodynamiques a été choisi dans cette étude. Pour définir la cinétique de croissance d’un précipité, une cinétique de croissance initialement établie pour un alliage binaire a été étendue à un alliage multicomposé. Connaissant la distribution en taille des familles de précipités, les propriétés mécaniques sont définies selon un modèle empirique. La calibration anisotherme a été réalisée via un essai de DSC où signaux expérimentaux et simulés ont été comparés pour déterminer la teneur initiale des phases en présence et définir les paramètres matériaux de l’alliage. L’essai isotherme a établi le lien entre état de précipitation et propriétés mécaniques résultantes. Le modèle est appliqué à la simulation des évolutions microstructurales au cours d’une soudure FSW afin de prédire les propriétés finales du joint soudé. Les évolutions thermiques sont déterminées via l’utilisation d’un modèle macroscopique développé parallèlement dans une thèse, également portée par la Chaire Daher. Les données numériques obtenues sont comparées à des expériences instrumentées, montrant une bonne estimation des duretés. Les profils expérimentaux sont retrouvés, de même que les caractéristiques des différents domaines, validant l’approche et sa capacité à simuler efficacement les évolutions des processus de précipitation. / In the aeronautic industry, the friction stir welding (FSW) process is seen as an interesting option to lighten aircraft structure by replacing the standard riveting technology used to join parts. Numerical simulation is chosen to improve understanding of the different mechanisms occurring during FSW. The aluminum alloy studied is an AA2024-T3 grade. Its mechanical properties mainly derive from structural hardening mechanisms. An accurate model of precipitate evolution is essential to define hardness profile of the weld. The chosen simulation has to be robust and time-efficient in order to be suitable for the FSW process modeling. It must consider the two families of precipitates (GPB zones and S phase) and model nucleation, growth and coarsening phenomena. A PSD model is chosen and coupled with thermodynamic equilibrium calculations. To define the growth kinetics of precipitates, an exact analytical solution is extended to a multi-component alloy. Knowing the distribution of precipitates size, the mechanical properties are defined based on an empirical model. The amount and properties of phases are initialized through non-isothermal DSC calibration and comparison between experimental heat flux and simulated one. Isothermal test is selected to establish the link between precipitation state and mechanical properties. The model is applied to the simulation of microstructural evolution in FSW in order to predict the final properties of the weld. Thermal changes are determined through the use of a macroscopic model developed during a twin project within the Chair Daher. Numerical results are compared with instrumented experiments and show a good estimate of hardness. The experimental profiles are found, as well as the characteristics of the different areas. This validates the approach and its efficiency to simulate the evolution of the precipitation process.