Caracterização microestrutural e mecânica de peças de Inconel 625 produzidas por meio de manufatura aditiva usando deposição por energia direcionada

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Bon, Douglas Geovanni
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: additive manufacturing; deposição por energia direcionada; directed energy deposition; fadiga termomecânica; heat treatment; Inconel 625; manufatura aditiva; mechanical properties; microestrutura; microstructure; oxidação; oxidation; propriedades mecânicas; thermomechanical fatigue; tratamento térmico
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-30032026-093638/

A manufatura aditiva (MA) é um processo de fabricação que constrói peças personalizadas camada por camada a partir de modelos digitais. Entre as técnicas disponíveis, a deposição por energia direcionada a laser (DED-LB) destaca-se por sua versatilidade, sendo amplamente empregada na produção e no reparo de componentes metálicos complexos. A superliga de níquel Inconel 625, foco deste estudo, é largamente utilizada nos setores aeroespacial e de energia devido à sua notável resistência à fadiga, desgaste e corrosão em altas temperaturas, ainda que essas condições favoreçam a formação de fases ordenadas. No processo DED-LB, a rápida solidificação leva à segregação de elementos como Nb, Cr e Mo nas regiões interdendríticas, resultando na formação de precipitados intermetálicos, como as fases Laves e delta, além de carbonetos. Esses precipitados atuam como pontos de concentração de tensões, favorecendo a nucleação e propagação de trincas e comprometendo, consequentemente, as propriedades mecânicas, sobretudo a resistência à fadiga. Este trabalho analisa a influência dos parâmetros de processamento, potência, velocidade de deposição e taxa de alimentação de pó sobre a formação microestrutural do IN625, buscando compreender os defeitos inerentes ao processo e suas implicações nas propriedades mecânicas resultantes. Além disso, investiga - se o efeito de tratamentos térmicos pós-processamento, visando dissolver fases intermetálicas prejudiciais, principalmente as Laves, e melhorar a vida útil do material sob carregamentos cíclicos. Foram aplicadas três condições de tratamento térmico: solubilização a 1100 °C por 1 e 3 h, e 1200 °C por 1 hora. Corpos de prova para tração foram extraídos de blocos fabricados com diferentes conjuntos de parâmetros e submetidos aos tratamentos. As propriedades mecânicas foram avaliadas por meio de ensaios de tração a temperatura ambiente e a 650 °C, além de testes de fadiga termomecânica (FTM) fora-de-fase no intervalo de 350650 °C. Devido às segregações ricas em Nb e Mo, as amostras como-fabricadas apresentaram endurecimento por precipitação intermetálica, resultando em alta resistência mecânica, porém com menor ductilidade e maior suscetibilidade à fratura intergranular em altas temperaturas. O melhor desempenho foi obtido após homogeneização a 1200 °C, com ampla dissolução das fases Laves, restando apenas pequenas formações de carbonetos distribuídas na matriz. Em comparação às amostras como-fabricadas, os materiais tratados termicamente exibiram redução no limite de escoamento e na resistência à tração, mas aumento significativo do alongamento, comportamento também refletido nos valores de microdureza, que diminuíram após o tratamento. As análises de fratura por microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram uma transição nos micromecanismos de falha, com indícios de fratura dúctil e redução de trincas secundárias nas amostras tratadas. Nos ensaios de FTM, a condição tratada termicamente (TT) apresentou uma vida em fadiga significativamente superior (4380 ciclos) em relação à condição como-fabricada (CF) (2220 ciclos), evidenciando o papel fundame nta l da estabilidade microestrutural e da resistência à oxidação. Os resultados reforçam a viabilidade do Inconel 625 produzido por DED-LB para aplicações em ambientes de alta temperatura, desde que etapas apropriadas de pós-processamento sejam aplicadas. Este estudo oferece dados inéditos sobre o comportamento da liga sob FTM fora-de-fase e amplia o entendimento necessário para a qualificação do material em componentes críticos dos setores aeroespacial, energético e naval.