Estudo da obtenção de compósitos metal-metal e ligas metálicas por extrusão em canal angular de pós elementares - Namur, Ricardo Sanson (2020)
A deformação plástica severa de materiais metálicos foi desenvolvida com o intuito de obter microestruturas altamente refinadas, entretanto, diversos pesquisadores também observaram a eficácia deste método para uma eficaz consolidação de pós e a obtenção de compósitos de matriz metálica. Desta forma, neste trabalho estudou-se a Extrusão em Canal Angular (ECA) como método de obtenção de ligas metálicas e compósitos metal-metal a partir de misturas de pós metálicos elementares, consolidação destes pós e posterior tratamento térmico. Em um estudo inicial, uma mistura de pós de ferro, cromo, níquel e manganês, na proporção em massa de Fe-25Cr-20Ni-2Mn, foi consolidada em temperatura ambiente com 1 e 2 passes, utilizando uma matriz de ECA de Φ = 120°. Ambas as amostras foram também sujeitas a tratamento térmico a 1100°C por 1 hora. Análises por microscopia óptica e eletrônica mostraram densificação, a verde, de 97% após 1 passe e 98,4% após 2 passes. Tratamentos térmicos levaram a um aumento na densificação para aproximadamente 99% em ambas as amostras. A dureza Vickers dos diferentes elementos foi caracterizada, na qual observou-se um aumento substancial, especialmente no primeiro passe. Análises de composição química por MEV/EDS mostraram a interdifusão entre partículas após tratamento térmico, indicando a possibilidade de obter ligas por esta rota de processamento. Em um segundo estudo, investigou-se o efeito da temperatura na consolidação por ECA (Φ = 90°) de uma mistura de pós elementares de alumínio e cobre, na proporção de 1:1, em volume. Consolidações foram realizadas em temperatura ambiente com 1 e 4 passes (rota Bc) e em temperatura criogênica com 1 passe, submergindo a matriz de ECA em nitrogênio líquido. A análise das amostras mostrou que as amostras consolidadas em temperatura criogênica apresentaram maior densificação e dureza do que as amostras consolidadas em temperatura ambiente; sendo comparáveis às amostras submetidas a 4 passes em temperatura ambiente. Por meio de ensaios de tração em amostras de alumínio e cobre, comercialmente puros, utilizados como referência para comparação, observou-se um aumento simultâneo na resistência mecânica e na ductilidade destes materiais em temperatura criogênica. A análise dos resultados indica uma possível supressão parcial nos mecanismos de recuperação dinâmica durante a deformação em temperatura criogênica, permitindo uma maior deformação dos materiais nessa temperatura pela inibição de instabilidades plásticas. Análises de EBSD dos metais consolidados por ECA indicaram refino microestrutural e a obtenção de grãos entre 0,1 μm e 1 μm para alumínio e cobre, assim como uma evolução microestrutural no sentido de maiores frações de contornos de grão de alto ângulo em maiores deformações equivalentes. Após submetidas a tratamentos térmicos a 500 °C por 15, 30, 45 e 60 minutos, as amostras de Al-Cu apresentaram uma microestrutura complexa de intermetálicos, na qual a fase Al2Cu (θ) é formada inicialmente, seguida da fase Al4Cu9 (γ1) e de uma camada intermediária de composição química variável (δ + ζ2 + η2). O aumento do tempo de tratamento térmico levou ao espessamento da camada de γ1 + δ + ζ2 + η2 e à formação severa de microtrincas ao longo da microestrutura, pela contração volumétrica associada à formação de intermetálicos ricos em cobre.