Este estudo teve por objetivo verificar a influência da camada anodizada e de concentrador de tensões, no comportamento mecânico de corpos-de-prova usinados, de perfil estrudado da liga de alumínio 7150 - T77511, sob esforço de fadiga de baixo ciclo. Os ensaios de fadiga de baixo ciclo foram realizados em corpos-de-prova retirados de duas regiões distintas do perfil extrudado. Trabalhou-se com corpos-de-prova, em quatro situações: como recebido (sem e com concentrador de tensões) e anodizados (sem e com concentrador de tensões). O concentrador de tensões apresenta forma circular, sendo localizado no centro do corpo-de-prova, com valor de Kt igual a 2,6. Levantaram-se as curvas S-N dos ensaios de fadiga e, por método comparativo, avaliaram-se as influências do concentrador de tensões e do processo de anodização crômica nas propriedades de fadiga de baixo ciclo. Os corpos-de-prova com concentrador de tensões tiveram uma redução aproximada de 80 a 90% da sua resistência, para as duas regiões analisadas, tanto na condição como recebido como anodizada. Na comparação entre estas duas condições, sob tensões maiores, 80% do st, há uma redução da resistência de 17% nos corpos-de-prova como recebido, sob tensões menores, 50% st, varia de 35 a 46%, nas condições como recebido e anodizado, respectivamente. Foi realizada também uma análise da superfície de fratura, dos corpos-de-prova ensaiados, através de estereoscópio e microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os resultados experimentais estão de acordo com os da literatura e representam uma contribuição à pesquisa, em particular no que se refere às ligas de alumínio de emprego aeronáutico.

No presente trabalho foi avaliado o efeito do tratamento térmico na fluência na liga Ti-6Al-4V e na estrutura com maior resistência à fluência, foi aplicado o recobrimento como forma de barreira térmica - TBC (Thermal Barrier Coating). A liga Ti-6Al-4V, foi submetida a três diferentes condições de tratamentos térmicos, visando à obtenção das estruturas de Widmanstätten, Martensita e Bimodal. Em seguida foram realizados ensaios de fluência a 600C nas tensões de 125, 250 e 319 MPa para verificação da microestrutura com maior resistência à fluência. A estrutura de Widmanstätten apresentou maior resistência à fluência e foi realizado aplicação do recobrimento metal/cerâmico CoNiCrAlY+ZrO2 parcialmente estabilizada com ítria pela técnica de aspersão térmica nesta estrutura. As amostras com estrutura de Widmanstätten recobertas e não recobertas foram submetidas a ensaios de fluência ao ar na temperatura de 600C nas tensões de 125, 250 e 319 MPa e na tensão de 319 MPa para as temperaturas de 500 e 700C. Foram determinados os parâmetros e os mecanismos de fluência. A caracterização do material foi realizada através de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A estrutura de Widmanstättten com recobrimento apresentou melhor comportamento em fluência em relação a liga não recoberta com redução na taxa de fluência secundária e aumento no tempo de vida por fluência. Os valores dos expoentes de tensão obtidos variaram entre 3,58 e 5,63 e da energia de ativação por fluência entre 271,3 e 312,6 kJ/mol. Com bases nesses valores pode-se sugerir que o mecanismo de fluência é controlado por discordâncias. As análises fractográficas indicam que o mecanismo predominante é caracterizado pela formação e coalescência de microcavidades com forma e tamanhos variados, com o mecanismo de fratura dúctil prevalecendo em todas as condições.

Este é um trabalho de desenvolvimento tecnológico estudando a possibilidade do uso de fios da liga NiTi com Efeito de Memória de Forma (EMF) (com recuperação de forma de até 8%) como eletrodos em dispositivos eletropirotécnicos (DE), para ignição de motores foguetes a propelente sólido permitindo uma estanqueidade superior a gases quando comparados aos dispositivos convencionais. Foram testadas três composições em forma de fios: VIM 41 superelástico, VIM 47 e EB 7 martensíticos, todos em relação à temperatura ambiente. Verificou-se a dificuldade de se trabalhar com o fio da liga VIM 41 visto ser este superelástico à temperatura ambiente havendo, portanto, a necessidade de refrigeração abaixo da temperatura MF para posterior alongamento, corte e inserção (vinculação) no conector ou DE. Com fio VIM 47, martensítico, verificou-se que as cargas geradas no aquecimento, para deformações longitudinais pré-fixadas de 4 %, 6 % e 8 %, foram, respectivamente, de 326 MPa, 256 MPa e 176 MPa, isto é, tanto maior quanto menor a pré-deformação inicial. A simulação do possível uso como eletrodo em DE foi feita com os fios da liga EB 7 vinculados em conectores de carbeto de tungstênio. As cargas para pré-deformação longitudinal e as cargas de recuperação de forma (após um descarregamento para uma carga mínima de 10 N) cresceram com o aumento da pré-deformação de 6 %, 8 %, 10% e 12 %. Os resultados de estanqueidade, com exceção da deformação longitudinal de 10 %, foram tanto melhores quanto maiores foram as pré-deformações ultrapassando os valores especificados pela norma MIL-STD-1576 e concordantes com as cargas de desvinculação. Os resultados obtidos neste trabalho indicam a possibilidade do uso de fios com efeito de memória de forma como eletrodo em dispositivos eletropirotécnicos.

Este trabalho tem o objetivo de obter os valores das tensões residuais compressivas introduzidas na liga de Ti-6Al-4V no processo de shot peening utilizado em peças estruturais primárias de aeronaves, onde uma falha é considerada como falha catastrófica. As estruturas primárias das aeronaves são calculadas para suportar as cargas cíclicas e têm especificada a aplicação do shot peening como uma segurança a mais que não é considerada no projeto da estrutura. As tensões compressivas devido ao shot peening retardam as propagações de trincas, possibilitando mais tempo para detectar estas trincas nos cheques "C" estruturais dos aviões. Devido à natureza das tensões compressivas do shot peening, por exemplo, de atingirem uma profundidade de apenas 0,2 mm a partir da superfície da peça, a sua detecção é complexa e existem dois métodos mais utilizados para essa medição. Um método utiliza a técnica por difração de raios X, esta requer usinagens químicas sucessivas da superfície da peça, sendo um teste destrutivo com custos elevados. O outro método, chamado de furo cego, mede as tensões através das deformações radiais na superfície da peça ao redor do furo. O trabalho teve o objetivo de obter os níveis das tensões introduzidas pelo process de shot peening, e verificar a vida em fadiga de corpos de prova com um furo. Os corpos de provas foram divididos em três grupos com quantidades e geometrias definidas pelas condições do processo: sem shot peening, nas faixas de 0,005N-0,008N e 0,006A-0,008A. Os corpos de provas tiveram as tensões compressivas devido ao processo do shot peening medidas, e foram feitos os ensaios de fadiga e obtida a curva em fadiga. Os resultados deste trabalho proporcionaram os conhecimentos das tensões compressivas introduzidas na liga Ti-6Al-4V devido ao processo de shot peening e sua influência na vida em fadiga. Concluindo a curva em fadiga mostrou que devido a tensão de tração em reação às tensões compressivas do shot peening causaram a falha primeiro nos corpos de prova que tiveram a aplicação na faixa de 0,006A-0,008A na região do furo.

A soldagem por feixe de laser tem sido considerada como uma das alternativas mais promissoras entre os novos processos de manufatura na indústria aeroespacial. A substituição da rebitagem por soldagem a laser da fuselagem e reforçadores tem contribuído para a redução de peso e custo, assim como para a redução do tempo de produção. Esse trabalho pretende contribuir para o conhecimento da metalurgia da liga de alumínio AA2198 durante a soldagem, autógena e com metal de adição, utilizando um laser a fibra (2 kW). O tipo de junção utilizada nos experimentos foi a junção em "T". As caracterizações metalúrgica e de qualidade foram realizadas para estabelecer os parâmetros do processo, como potência e velocidade do feixe de laser. O presente estudo apresenta a redução da susceptibilidade ao trincamento a quente para a adição de um arame da liga AA4047, para uma dada condição de soldagem, em comparação com a soldagem autógena. Um grande número de porosidades foi observado em todas as amostras.

Este trabalho teve como objetivo principal o estudo das transformações da fases das ligas com composições variadas, resultantes de tratamentos térmicos de homogeneização com resfriamento ao forno, têmpera em água e envelhecimento. As transformações de fases foram analisadas através de todos de difração de raios-X, testes de microdureza e análises microestruturais. Pode se observar que o tratamento térmico de homogeinização com resfriamento lento, ao forno, permite uma decomposição da solução sólida y através de uma série de transformações de fases difusionais, resultando em uma estrutura estável, composta da fase alfa do urânio e de uma segunda fase, rica em molibdênio y. A têmpera evita a decomposição difusional. forçando a transformação martensítica da fase y em uma das muitas variantes supersaturadas das fases alfa ou y, dependendo da composição da liga. O envelhecimento subseqüente das fases martensitas supersaturadas, nas ligas com baixo teor de molibdênio, acarreta uma decomposição destas fases metaestáveis, envolvendo a formação de zonas de Guinier-Preston, com precipitação coerente das fases alfa e y causando um endurecimento substancial nestas ligas.

O objetivo deste trabalho foi estudar a influência de diferentes tratamentos térmicos na microestrutura da liga Nb-1%Zr. Os corpos de prova foram obtidos a partir de uma barra com aproximadamente 68% de deformação a frio. Antes dos tratamentos térmicos foram feitas medidas de dureza (HRB) em todas as amostras e, ainda, microscopia óptica, fluorescência e difração de RX e análise por EDX em algumas amostras. Adotou-se o seguinte esquema nos tratamentos térmicos: dividiu-se as amostras em 4 grupos de 4 amostras cada; para cada grupo fixou-se uma temperatura de tratamento (entre 1200 e 1500oC) e em cada grupo deixou-se uma amostra 2h, e as outras 4, 6 e 8h no patamar. Seguiu-se resfriamento ao forno. Devido à forte interação entre o nióbio e suas ligas com a atmosfera acima de aproximadamente 450oC, os tratamentos térmicos foram realizados sob vácuo de 1,33x10-3 Pa (10-5 Torr). Fazendo-se a comparação entre os testes antes e depois dos tratamentos térmicos foi possível estudar-se a influência dos parâmetros tempo e temperatura de tratamento térmico na microestrutura da liga Nb-1%Zr.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a viabilidade de realizar soldas autógenas entre os reforçadores longitudinais e o revestimento de uma aeronave utilizando laser a fibra de alta potência. O estabelecimento dessa técnica tem um potencial de aplicação muito elevado na indústria aeronáutica, por se tratar de um projeto exploratório voltado à junção de reforçadores longitudinais ao revestimento de aeronaves. No método tradicional de junção, os reforçadores são fixados ao revestimento utilizando-se rebites. Embora o processo seja bastante automatizado, tal método oferece pouco potencial para o aumento da velocidade de produção e/ou redução de peso das aeronaves. Realiza-se um amplo levantamento experimental utilizando chapas de alumínio estrutural 6013-T4 com espessura de 1,6 mm. Os principais parâmetros de influência sobre o processo são analisados, permitindo a construção de uma base de dados. Os resultados indicam que é possível o ajuste de tais parâmetros para a obtenção de cordões de solda de penetração com boas características dimensionais, geométricas e com poucos defeitos. Também é avaliado o comportamento mecânico do conjunto soldado. São realizados ensaios visando a obtenção da resistência à tração do reforçador em relação ao revestimento. São conduzidos ensaios adicionais com aplicação de uma carga ao revestimento, simulando a pressurização da fuselagem de uma aeronave. Os resultados mostram uma resistência mecânica do cordão de solda de até 280 MPa, valor próximo aos de referência do material de base, entre 275 e 325 MPa. Resultados ainda mais expressivos são observados em conjuntos submetidos ao tratamento térmico pós-soldagem, onde a resistência mecânica alcança 310 MPa, representando uma eficiência de junção acima de 95% indicando ao menos, a possibilidade de substituição do material de adição - geralmente introduzido ao processo de soldagem a laser - por tal técnica.

A elevada relação resistência mecânica/peso, alta resistência à corrosão e biocompatibilidade do titânio e suas ligas apresentam-se de grande importância para as indústrias aeroespacial, química, naval e de implantes. Todavia, a produção e processamento do titânio apresentam custos elevados em função de dificuldades oriundas de sua elevada reatividade. Uma alternativa é a produção de peças por metalurgia do pó. O Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) é o principal centro de desenvolvimento de tecnologia do titânio no país e nos últimos 10 anos desenvolve forte linha de pesquisa relacionada à produção ligas de titânio baseada nas técnicas de metalurgia do pó. Uma das poucas desvantagens da utilização das ligas de titânio está relacionada à sua baixa resistência quando solicitada em situações de desgaste mecânico. Dessa forma, o objetivo desta tese é o desenvolvimento de uma técnica de obtenção de revestimentos de nitreto de titânio por meio de deposição física de vapores utilizando-se um forno de feixes de elétrons (Electron Beam Physical Vapor Deposition - EB-PVD) em substratos da liga Ti-13Nb-13Zr obtida por metalurgia do pó, visando o aumento de sua resistência ao desgaste. A técnica EB-PVD foi escolhida por permitir a obtenção de revestimentos multicamadas, espessos, densos e com elevada adesão. Substratos da liga Ti-13Nb-13Zr, desenvolvida originalmente para aplicação em implantes, foram obtidos a partir da mistura dos pós elementares hidrogenados, seguido por sequencia de prensagens uniaxial e isostática a frio e sinterização sob vácuo. Os revestimentos foram obtidos em um sistema de bicamada Ti/TiN, no qual inicialmente é depositada uma fina camada de titânio puro para aumentar as propriedades de adesão ao substrato. A camada final de TiN é obtida pela ação combinada da nuvem de vaporização do alvo de titânio com um fluxo de nitrogênio direcionado aos substratos. Os revestimentos foram caracterizados por meio de técnicas de microscopias eletrônica de varredura e de força atômica, difração de raios X, análises de microdureza Vickers e ensaios de atrito, desgaste e adesão. Os resultados obtidos demonstraram um aumento significativo dos valores de dureza aliados a significantes resultados de adesão e desgaste, comprovando a funcionalidade do processo desenvolvido sem a necessidade de utilização de métodos especiais de ionização assistida. Pôde ser observada uma evidente tendência à elevação dos valores de microdureza com o aumento da temperatura de aquecimento do substrato e redução da vazão de nitrogênio.

O presente trabalho tem como objetivo a avaliação do comportamento em fluência da liga Ti-6Al-4V submetida ao tratamento superficial de nitretação por laser. Os resultados apresentam uma microestrutura formada na nitretação por laser constituída de três regiões distintas: zona fundida pelo laser, zona afetada pelo calor e substrato não afetado da liga Ti-6Al-4V. A zona fundida pelo laser consiste de uma fina e contínua camada de TiN com um crescimento perpendicular de dendritas de TiN e TiN0,3 numa matriz martensítica ?';-Ti, sendo a martensita também a principal constituinte da zona afetada pelo calor. A dureza média aumentou de 340 HV, da liga sem tratamento, para até 1.100 HV, no topo da superfície do material nitretado por laser. Este aumento de dureza está relacionado à presença da fase TiN. A rugosidade média Ra aumentou de 0,46 m, quando sem tratamento, para 6,60 m, após nitretação por laser. A liga nitretada por laser foi submetida a ensaios de fluência nas condições de temperatura de 500C, 600C e 700C na faixa de tensão de 125 MPa a 520 MPa. São determinados os parâmetros e os mecanismos de fluência, podendo-se estabelecer uma análise comparativa com os resultados obtidos da mesma liga sem tratamento, em estudos anteriores. A liga nitretada por laser apresenta melhor comportamento em fluência em relação à liga não tratada, com redução na taxa de fluência secundária e aumento no tempo de vida por fluência. Os valores dos expoentes de tensão obtidos variam entre 6,46 e 7,54, para a liga nitretada, e entre 3,00 a 5,55, para a liga sem tratamento. Os valores de energia de ativação encontrados são de 261,1 kJ/mol para a liga nitretada, e 218,0 kJ/mol, para a liga sem tratamento. Com bases nesses valores pode-se sugerir que o mecanismo de fluência é controlado por escalagem de discordâncias para ambos os casos. As análises fractográficas indicam que o mecanismo predominante é caracterizado pela formação e coalescência de microcavidades, com o mecanismo de fratura dúctil para ambos os casos, sendo que a liga sem tratamento apresenta-se mais dúctil que a liga tratada.