Estudo do comportamento mecânico da liga Al-Cu 2024 solubilizada e envelhecida para aplicações aeronáuticas

• Main Author: Domingues Junior, Nilton Inácio
• Other Authors: Couto, Antonio Augusto
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Presbiteriana Mackenzie 2016
• Subjects: Al-Cu 2024 (Alumínio-Cobre); envelhecimento; solubilização; fadiga; precipitados; Al-Cu 2024; fatigue; solubilization; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Online Access: http://tede.mackenzie.br/jspui/handle/tede/1323

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nilton Inacio Domingues Junior.pdf: 2643612 bytes, checksum: 326f49f818932a8e26d3dc25d8e43064 (MD5) Previous issue date: 2011-08-23 === Fundo Mackenzie de Pesquisa === Aluminum alloys present low specific density, good strength, and high corrosion resistance under common environments. Aluminum-Copper 2024 alloy is one of the most widely used alloy in aircraft fuselage structures due to its good mechanical properties. The microstructure of the alloy was observed by optical microscopy showing elongated grains caused from the rolling process. Solution heat treatment was performed at 495, 505, and 515°C followed by water quenching. Afterwards, artificial aging was carried out at 190 and 208°C. Hardness measurements and tensile tests were performed to determine the mechanical properties of this material after heat treatments. Tensile and hardness tests exhibited similar mechanical properties for the alloy in the three solution temperatures (495, 505, and 515°C). In general, the increase of the strength due to aging was accompanied by a decrease in ductility of the alloy. The highest values of yield and ultimate strength were obtained in the solubilized alloy at 505°C and artificially aged at 208ºC/2h. A fatigue study on Al-2024 alloy was conducted under symmetric tension-compression at room temperature, using a rotating bending testing machine. S-N curve has not shown a typical fatigue limit, but a drop steadily with decreasing stress cycle. Specimen reached up to 7.8 x 106 cycles before fracture at 110.23 MPa. The fracture surfaces of specimens submitted to high stress and low number of cycles showed large quantity of precipitates and microvoids, while in specimens submitted to low stress and high number of cycles were observed the presence of cracks along the periphery of the fracture surface. The presence of pores was intercepted and pulled out of the matrix precipitates in the fracture surface during crack propagation of high cycle fatigue. === Ligas de alumínio apresentam baixa massa específica, relativamente alta resistência mecânica e elevada resistência à corrosão. A liga alumínio-cobre 2024 tem sido uma das ligas mais amplamente utilizada, principalmente em estruturas de aeronaves, devido às suas boas propriedades mecânicas. A microestrutura da liga observada por microscopia óptica apresentou grãos alongados decorrentes do processo de laminação. O tratamento térmico de solubilização na liga 2024 foi executado em três temperaturas diferentes a 495, 505 e 515°C seguido por resfriamento em água. Após a solubilização, envelhecimento artificial foi executado nas temperaturas de 190 e 208°C. Medidas de dureza e ensaios de tração foram feitos para determinar as propriedades mecânicas deste material após tratamentos térmicos. Ensaios de tração e medidas de dureza revelaram propriedades mecânicas similares para a liga 2024 nas três temperaturas de solubilização (495, 505 e 515°C). Em geral, o aumento na resistência mecânica decorrente do envelhecimento foi acompanhado pela diminuição da ductilidade da liga. Os valores mais elevados de limite de escoamento e de resistência foram obtidos na liga solubilizada a 505°C e envelhecida a 208°C/2h. Esta condição foi escolhida para a execução dos ensaios de fadiga e levantamento da curva S-N. O estudo de fadiga da liga 2024 foi conduzido sob ciclo reverso tensão-compressão à temperatura ambiente, utilizando uma máquina de fadiga flexo-rotativa. A curva S-N não apresentou um patamar de limite de fadiga típico dos aços, mas caiu continuamente com a diminuição do ciclo de tensão. O corpo-de-prova suportou mais de 7,8x106 ciclos antes de romper para ciclo de tensão de 110,23 MPa. As superfícies de fratura dos corpos-de-prova submetidos a tensões elevadas e baixo número de ciclos mostraram basicamente precipitados e microcavidades, enquanto que nas fraturas dos corpos-de-prova submetidos a tensões baixas e elevado número de ciclos observou-se a presença de trincas ao longo de toda a borda da superfície de fratura. Houve a presença de poros interceptados e precipitados arrancados da matriz na superfície da fratura durante a propagação da trinca por fadiga de alto ciclo.