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Deformação Plástica Severa em Metais
Líderes : Prof. Dr. Vitor Luiz Sordi - [email protected]
Prof. Dr. Maurizio Ferrante - [email protected]
CCET – Departamento de Engenharia de Materiais
Introdução
Os processos de deformação plástica severa (DPS) são processos de conformação de metais e ligas metálicas
que envolvem a imposição de altos graus de deformação plástica, visando obter estruturas de grãos ultrafinos,
geralmente menores que 1 mm. O objetivo é obter metais com alta resistência mecânica, mantendo razoáveis
níveis de ductilidade e tenacidade. As principais técnicas de DPS atualmente utilizadas, ainda em escala de
laboratório, são a Torção sob Alta Pressão (TAP) e a Extrusão em Canal Angular (ECA); outros, como a
Conformação Cíclica em Matriz Fechada (CCMF), têm sido menos estudados. Em geral nos processos de DPS o
grau de deformação pode ser estimado por meio de modelo matemáticos que levam em conta as características
geométricas da matriz; as técnicas operacionais têm em comum a possibilidade de realizar múltiplos passes,
retornando a amostra à forma inicial após cada passe, o que permite alcançar deformações até da ordem de 10
ou 15, muito maiores de nos processos convencionais.
Experimentos de DPS pelo processo ECA têm sido conduzidos no DEMa-UFSCar visando dois objetivos
principais: primeiro, obter informações úteis para prever o comportamento da deformação em nível macroscópico
(linhas de fluxo de deformação ao longo do volume da amostra) e em nível microscópico (refinamento dos grãos,
texturas e natureza dos contornos de grão); segundo, buscar informações que auxiliem no projeto e
dimensionamento das matrizes de forma obter estruturas altamente deformadas e de modo homogêneo.
Configurações de matrizes ECA e CCMF construídas pelo grupo
Natureza e homogeneidade da Deformação
A deformação ECA tem lugar em uma matriz com dois
canais que no ponto de junção fazem um ângulo de 90º
ou 120º.
A deformação ocorre principalmente por
cisalhamento, e a secção transversal da amostra pode
ser circular, quadrada ou retangular. A foto mostra uma
matriz ECA com visor transparente desenvolvida
especialmente para o estudo dos efeitos da configuração
geométrica do canal de extrusão.
Simulação Numérica
a)
intensidade
A homogeneidade e a
da deformação são
afetadas pela geometria dos canais de deformação e podem
ser avaliadas utilizando métodos de simulação numérica. As
figuras mostram exemplos de resultados de simulações
sobre matrizes ECA e CCMF, validados pelo mapeamento da
dureza na superfície das amostras.
b
Exemplos de amostras de Alumínio AA1050 deformado por ECA (um
) a 350 C / 1 h 00. Após quatro passes
e quatro passes) e recozido
DPS e Textura Cristalográfica
o
houve diminuição da textura cristalográfica original e aumento da
textura no sistema e recristalização completa. Os gráficos mostram
que o aumento do número de passes muda a natureza do contorno de
grão, de baixo para alto ângulo.
Propriedades Mecânicas e Microestrutura
O efeito mais importante do refinamento de grão induzido pela DPS é o aumento de resistência mecânica.
As curvas tensão-deformação abaixo mostram exemplos dos resultados obtidos pelo grupo em Al-4%Cu e
em Ti puro grau 2. Ao lado das curvas, as imagens MET representativas da microestrutura no estado
deformado.
Branco
AISI 1040 steel
BRANCO
Atuação do Grupo
Principalmente nos seguintes temas:
•Projeto e dimensionamento das matrizes e controle das variáveis do processo ECA
(velocidade, temperatura, geometria, atrito, etc.);
•Correlação de texturas medidas e simuladas com as diferentes rotas de conformação
empregadas no processo ECA;
•Obtenção de microestruturas caracterizadas por tamanho de grão sub-micrométrico;
•Estudos da estabilidade térmica de microestruturas deformadas;
•Propriedades de resistência mecânica, energia de impacto e distribuição da dureza
de amostras deformadas pelo processo ECA e recristalizadas;
•Simulação híbrida autoconsistente por Elementos Finitos, como uma ferramenta
numérica capaz de prever e reproduzir processos de conformação mecânica, ECA no
presente caso, visando a futura aplicação deste em escala industrial
Projetos em andamento
•Estudo da influência de precipitados de segunda fase no endurecimento por
deformação de uma ligaAl-4%Cu submetida a deformação ECA.
•Deformação por ECA de Ti grau2, como o objetivo de melhorar as propriedades de
tração, fornecendo assim uma alternativa ao uso da liga Ti-6Al-4V em implantes
ósseos.
•Otimização do projeto de matrizes ECA ,por simulação física e simulação por
Elementos Finitos.
•Modificação da textura de Al comercial AA1050 produzido por “RollCasting” visando
melhorar a conformabilidade a frio.
•Estudo da influência da deformação por ECA na integridade de precipitados
preexistentes, e na cinética de precipitação realizada após a deformação.
Colaboradores
Professores:
Maurizio Ferrante
Vitor Luiz Sordi
José Benaque Rubert
Andrea Madeira Kliauga
Armando Ítalo Sette Antonialli
100μm
Estudante s D/M/IC:
Aníbal de Andrade Mendes Filho
Danielle Cristina Camilo
Jose Luis Campanelli
Phillip Springer
Caio Dias Guillen
Samuel Hernandes Silverio
Guilherme Oliveira Miguel
Carlos Alberto Belei Feliciano
Matheus Henrique de Paulo.