Deformação em canal angular de uma liga Al-4%Cu: efeito dos mecanismos de endurecimento na resistência mecânica e ductilidade
| Ano de defesa: | 2011 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| Link de acesso: | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/12021 |
Resumo: | Internal boundaries hardening and precipitation hardening are two important mechanisms acting in metallic alloys. The former has special relevance when the grain size is reduced to dimensions below 1 μm, and this can be accomplished by a variety of Severe Plastic Deformation techniques, such as Equal Channel Angular Pressing. The objective of the present thesis is a better understanding of the strengthening mechanisms and work-hardening behavior of a precipitation hardening Al alloy subjected to Equal Channel Angular Pressing. The pertinent literature almost invariably shows that high strength goes together with low work hardening rate, that is, the stress-strain curve tends to be flat, meaning that highly deformed metals and alloys show low ductility. Among the strategies devised to counteract this effect, post deformation precipitation heat treatments seem to have a beneficial effect on the work hardening rate. In this condition precipitates would reduce the dynamic recovery rate and additionally promote some hardening. The present study was performed on an Al-4%Cu alloy, deformed by up to four passes of equal channel angular pressing and heat treated according to different schedules, including post deformation ageing. The work is divided in three sections: (i) Severe plastic deformation influence on precipitation; (ii) Correlation of strength and ductility with the Al2Cu precipitates dispersion, while the work hardening behavior is described by the relevant Kocks-Mecking curves; (ii) Study of the contribution of each of the four hardening mechanisms on final strength: work hardening, solid solution, precipitation and internal boundaries hardening. Conclusions show that a fine precipitate dispersion increases the work hardening rate by limiting dynamic recovery rate. It was also ascertained that cold deformation accelerates precipitation by a factor of three, however, precipitation hardening is swamped by the softening effect caused by the precipitation heat treatment itself. |
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The objective of the present thesis is a better understanding of the strengthening mechanisms and work-hardening behavior of a precipitation hardening Al alloy subjected to Equal Channel Angular Pressing. The pertinent literature almost invariably shows that high strength goes together with low work hardening rate, that is, the stress-strain curve tends to be flat, meaning that highly deformed metals and alloys show low ductility. Among the strategies devised to counteract this effect, post deformation precipitation heat treatments seem to have a beneficial effect on the work hardening rate. In this condition precipitates would reduce the dynamic recovery rate and additionally promote some hardening. The present study was performed on an Al-4%Cu alloy, deformed by up to four passes of equal channel angular pressing and heat treated according to different schedules, including post deformation ageing. The work is divided in three sections: (i) Severe plastic deformation influence on precipitation; (ii) Correlation of strength and ductility with the Al2Cu precipitates dispersion, while the work hardening behavior is described by the relevant Kocks-Mecking curves; (ii) Study of the contribution of each of the four hardening mechanisms on final strength: work hardening, solid solution, precipitation and internal boundaries hardening. Conclusions show that a fine precipitate dispersion increases the work hardening rate by limiting dynamic recovery rate. It was also ascertained that cold deformation accelerates precipitation by a factor of three, however, precipitation hardening is swamped by the softening effect caused by the precipitation heat treatment itself.Refino de grão e precipitação são dois importantes mecanismos de endurecimento de ligas. O primeiro torna-se especialmente relevante quando os grãos são reduzidos a dimensões menores do que 1 μm, o que pode ser realizado por técnicas de Deformação Plástica Severa (DPS), por exemplo, Extrusão em Canal Angular (ECA). O objetivo desta tese é contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos de aumento de resistência mecânica e os de endurecimento por deformação ou encruamento. De fato, a literatura pertinente mostra que alta resistência está sempre associada a uma baixa taxa de encruamento, ou seja, a curva tensão - deformação apresenta-se plana significando que metais e ligas altamente deformados exibem perda de ductilidade. Dentre as estratégias mobilizadas para limitar esta deficiência, tratamentos térmicos pós-deformação parecem surtir algum benefício na taxa de endurecimento por deformação. Nessa condição os precipitados reduziriam a recuperação dinâmica e ao mesmo tempo promoveriam algum endurecimento por precipitação. Este estudo foi realizado sobre uma liga Al-4%Cu, deformada por até quatro passes de extrusão em canal angular e tratada termicamente de acordo com diferentes ciclos térmicos, inclusive envelhecimento pós-deformação. A discussão foi dividida em três seções: (i) Influência da deformação plástica severa na precipitação (ii) Correlação da resistência mecânica e ductilidade com os parâmetros de dispersão de precipitados, utilizando curvas de Kocks-Mecking; (iii) Estudo da contribuição de cada um dos mecanismos de endurecimento na resistência final: encruamento, solução sólida, precipitação e contornos internos. As conclusões mostram que uma fina dispersão de precipitados aumenta a taxa de encruamento via diminuição da recuperação dinâmica. Foi também verificado que deformação plástica severa acelera a cinética de precipitação por três ordens de grandeza, mas que o endurecimento por precipitação é superado pelo amolecimento causado pelo próprio tratamento térmico de envelhecimento.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarMetais - extrusãoDeformação plástica severaCanal angularMecanismos de endurecimentoPropriedades mecânicasPrecipitaçãoMetals - extrusionSevere plastic deformationAngle channelHardening mechanismsMechanical propertiesPrecipitationENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICADeformação em canal angular de uma liga Al-4%Cu: efeito dos mecanismos de endurecimento na resistência mecânica e ductilidadeEqual channel angular pressing of an al-4%cu alloy: hardening mechanisms effects on mechanical strength and ductilityinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis6006009b0e4c22-9e3e-49b9-85ed-c69a21a12d1areponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALTeseEFP.pdfTeseEFP.pdfapplication/pdf4510133https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/80f5b8dc-a765-4b19-90ec-8b2ad22d17db/download5675e2033d18f45a7df49cb0b44b1889MD51trueAnonymousREADTEXTTeseEFP.pdf.txtTeseEFP.pdf.txtExtracted texttext/plain215162https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/a35beac6-8381-4466-8315-9b7f9cf21414/downloadd1e7f029a897e672eb39390ff67d645dMD54falseAnonymousREADTHUMBNAILTeseEFP.pdf.jpgTeseEFP.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4339https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/58de9302-71d2-4da4-8ea3-0d426f5fb237/downloadb589b42fcb6bc1b3bb0a8a2482ca9438MD55falseAnonymousREAD20.500.14289/120212025-02-05 19:21:28.785open.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/12021https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T22:21:28Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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