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Previous issue date: 2011-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Quasicrystalline materials have unique properties, such as: high hardness, excellent
surface properties, good resistance to oxidation and corrosion and low electrical and
thermal conductivities. These materials can be obtained by conventional methods
of metallurgy. However, the quasicrystals are quitefragile which makes its use in the form
of billets for the manufacture of mechanical components. Therefore, they are
preferably used in powder form as reinforcements in composite materials or for use
in surface layers by plasma spray. One technique for obtaining the quasicrystal, which
is widely used, is the conventional casting technique. This technique is used to obtain the
manufacture of alloys in this work. Evaluation of mechanical properties through
conventional methods, such as tension, compression, fatigue, among others,
is not feasible. This is due to the difficulty, in quasicrystals, in the development of
specimens because of the high fragility of this material and testing. One of the ways to
evaluate mechanical properties of quasicrystals is given by evaluating the fracture
toughness, which is an important design criterion for making quasicrystalline alloys for use
in industry. Through methods of Vickers indentation, it is possible to evaluate not only the
hardness of the material, but also to evaluate qualitatively the evolution of cracks in
materials. The measures of these cracks are used to evaluate some parameters such as
Young's modulus (E) and fracture toughness (KIC.
The main objective was to study the mechanical properties of Al59, 2Cu25,5Fe12,3B3
alloy obtained by conventional casting, using the method of instrumented indentation. It
was seen that for loads of between 80mN and 100mN occur the appearance of cracks. The
hardness reaches an almost constant level until a load of approximately 200mN, with a
maximum value of 10.6 GPa and a value of 9.4 GPa for a maximum load of 500mN. The
modulus of elasticity was calculated as E = 183 ± 6GPa for Berkovich indent and 186 ±
6GPa for Vickers indent, at room temperature. The estimated value of KIC was 0.78 and
2.37 Mpam-1 / 2. / Os materiais com estrutura quasicristalina apresentam propriedades singulares tais
como: elevada dureza, excelentes propriedades superficiais, boa resistência à oxidação e
corrosão e ainda baixas condutividades elétrica e térmica. Estes materiais podem ser
obtidos através de métodos convencionais de metalurgia. Entretanto, os quasicristais são
bastante frágeis o que dificulta seu uso na forma de tarugos para confecção de
componentes mecânicos. Assim sendo, eles são preferencialmente utilizados em forma de
pó como reforços em materiais compósitos ou para aplicação em camadas superficiais por
plasma spray. Uma das técnicas de obtenção dos quasicristais, que é bastante usada, é a
técnica de fundição convencional. Esta foi à técnica de obtenção usada para a fabricação
das ligas neste trabalho.
A avaliação de propriedades mecânicas dos materiais quasicristalinos através de
métodos convencionais, como tração, compressão, fadiga, entre outros, é inviável. Isso
ocorre devido à dificuldade, em quasicristais, na elaboração de corpos-de-prova dada alta
fragilidade deste material e realização do ensaio. Uma das formas de avaliar as
propriedades mecânicas dos quasicristais se dá através da indentação instrumentada, que é
uma ferramenta bastante eficiente para o cálculo de propriedades como, o Módulo de
Elasticidade, Dureza e Tenacidade à fratura, que é um importante critério de projeto para
confecção de ligas quasicristalinas para o seu uso em indústria.
Através de métodos de indentação Vickers, é possível avaliar não só a dureza do
material, mas também avaliar, qualitativamente, a evolução de fissuras nos materiais. As medidas destas fissuras são utilizadas para avaliar alguns parâmetros como módulo de
Young (E) e tenacidade à fratura (Kic).
O objetivo principal deste trabalho foi estudar as propriedades mecânicas da ligas
Al59,9Cu25.5Fe12.3B3 obtidos por fundição convencional, utilizando-se o método de
indentação instrumentada. Foi visto que, para as cargas entre de 80mN e 100mN ocorre o
surgimento de trincas. A Dureza atinge um patamar quase constante até uma carga de
aproximadamente 200mN, com um valor máximo de 10,6GPa e um valor de 9,4GPa para
uma carga máxima de 500mN. O módulo de Elasticidade foi determinado como sendo de
E = 183±6GPa para identador Berkovich e 186±6GPa para identador Vickers, na
temperatura ambiente. O valor estimado para Kic foi de 0,78 e 2,37 MPam-1/2.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/5320 |
| Date | 28 July 2011 |
| Creators | Lima, Bruno Alessandro Silva Guedes de |
| Contributors | Gomes, Rodinei Medeiros |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica, UFPB, BR, Engenharia Mecânica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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