Fluência Nos Materiais

Leonardo Soares de Oliveira

MANAUS, AM - JULHO, 2015

Fluência em Materiais

Universidade Federal do AmazonasFaculdade de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

Sumário

1. O que é fluência ?

2. Importância do ensaio

3. Mecanismos de fluência

4. Materiais resistentes a fluência

5. Fluência em Ligas Ti-6Al-4V

6. Conclusões

7. Referências

Leonardo Soares de Oliveira 2

1. O que é fluência?

Fluência é a deformação plástica que ocorre em um material sob tensãoconstante em função do tempo a uma dada temperatura

Leonardo Soares de Oliveira 3Fonte: ASHBY, 2012



Fonte SCARPARO, 2010

Aço 4330 Aço 4330



Fonte: SCARPARO, 2010; ZWICK, sem data; OLIVEIRA, 2014

1- Forno; 2- Braço; 3- Isolamento térmico; 4- Garra de fixação do corpo de prova;5- Fixação dos termopares; 6- Corpo-de-prova;7- Extensômetro; 8- Transdutor; 9- Controladores


Condições para fluência:

i. Metais 𝑇 > 0,4 𝑇𝑓𝑢𝑠ã𝑜

ii. Cerâmicas 𝑇 > 0,45 𝑇𝑓𝑢𝑠ã𝑜

Leonardo Soares de Oliveira 6Fonte: ASHBY, 2012 Fonte: APPLE, 2013


Buscar maior resistência e maior eficiência

Determinar vida útil de materiais

Leonardo Soares de Oliveira 7Fonte: WADLEY RESEARCH GROUP, sem data Fonte: ASHBY, 2012; BOYCE, 2002


Resistência a fluência

Tensão a uma dada temperaturaque produz uma taxa mínima defluência

Resistência a ruptura por fluência

Tensão, a uma determinadatemperatura, necessária paraproduzir um tempo de ruptura de100, 1.000 ou 10.000h

Leonardo Soares de Oliveira 8Fonte: GARCIA, SPIM, SANTOS, 2013

AISI 304

AISI 316

3. Mecanismos de Fluência

𝜺𝒎= 𝑩𝝈𝒏𝒆𝒙𝒑 −𝑸𝒄

𝑹𝑻

i. 𝐵, 𝑛 → Microestrutura

ii. 𝑄𝐶 → Energia de ativação

Leonardo Soares de Oliveira 9Fonte: SHACKELFORD, 2008Fonte: OLIVEIRA, 2014 Fonte: BRIGUENTE , 2011


Metais e cerâmicas para resistir a fluência

i. Alta temperatura de fusão;

ii. Grande tamanho de grão

Leonardo Soares de Oliveira 10Fonte: ASHBY, 2012Fonte: CALLISTER, 2010

𝒕𝒓 𝟗𝐱 𝒕𝒓𝟐, 𝟓x 𝒕𝒓


Leonardo Soares de Oliveira 11Fonte: SUGAHARA, 2011

5. Ligas Ti-6Al-4V

80-90% da produção de titânio

Objetivo da aplicação desta liga

i. Diminuir peso de equipamentos

ii. Melhorar a resistência a corrosão

iii. Evitar propagação de trincas

Leonardo Soares de Oliveira 12Fonte: SUGAHARA, 2011; BRIGUENTE ,2011

Valores médios de propriedades das ligas Ti-6Al-4V

5. Ligas Ti-6Al-4V

Ensaios observados de Caracterização


Espectroscopia de absorção

atômica

Microscopia óptica

Difratometriade Raios-X

M.E.VM.E.VEnsaio de fluência

Ensaios complementares

Microdureza

Rugosidade

Corrosão

5. Ligas Ti-6Al-4V

Análise química


Difratograma

Fonte: BRIGUENTE, 2011 ;OLIVEIRA, 2010

5. Ligas Ti-6Al-4V

Leonardo Soares de Oliveira 15Fonte: BRIGUENTE et al., 2013

Equiaxial Martensita

5. Ligas Ti-6Al-4V


T= 6000CP= 125 MPa

T= 6000CP= 250 MPa

T= 6000CP= 319 MPa

Fonte: BRIGUENTE, 2011

6. Conclusões

Fluência

i. Ocorre em todos os materiais

ii. É um fenômeno indesejável

iii. Essencial para seleção de materiais a condições severas

iv. Tratamentos térmicos retardam a fluência


7. Referências AMAURI, Garcia; SPIM, Jaime Alvares; SANTOS, Carlos Alexandre dos. Ensaio dos Materiais. 2ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013.

APPLE, CHARLES. Looking back at space shuttle Columbia graphics, 10 years ago today. Disponível em<http://www.charlesapple.com/2013/02/looking-back-at-space-shuttle-columbia-graphics-10-years-ago-today>

ASHBY,M. F. Materiais: engenharia, ciência, processamento e projeto. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012.

BOYCE, Meherwan. Gas turbine handbook. 2ed. Gulf Professional Publishing, 2002.

BRIGUENTE, Luciana Aparecida Narciso da Silva. Estudo de tratamento térmico e recobrimento como forma de barreiratérmica sobre o comportamento em fluência da liga Ti-6Al-4V. 2011. Dissertação de (mestrado em Engenharia Aeronáutica eMecânica) – Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos.

Callister, William. D. Materials science and engineering: an introduction. 8ed. John Wiley & Sons, Inc, 2010.

DORNELAS, D.A. Caracterização mecânica em temperaturas elevadas da superliga MAR-M247. Dissertação (Mestrado emCiências) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2012.

OLIVEIRA, V. M. C. A. Estudo do Fenômeno da Fluência na Liga Ti-6Al-4V Submetidaa Tratamentos de Nitretação e Carbonetação por Plasma. Dissertação (Mestrado em Ciências) – Escola de Engenharia deLorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2010.

OLIVEIRA, V. M. C. A. Estudo dos fenômenos da fluência, corrosão e oxidação isotérmica naliga Ti-6Al-4V submetida aos revestimentos de TiN e TiAlN depositados pela técnica de PVDassistida por plasma. Tese (Doutorado em Ciências) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena,2014.

SCARPARO, Fernando Jose. Comportamento do Aço 4340 em Fluência. Dissertação de Mestrado em Engenharia Aeronãutica.ITA, São José dos Campos, 2010

SHACKELFORD, James. Introdução à ciência dos materiais para engenheiros. 6ed. Pearson Prentice Hall, 2008.

SUGAHARA, Tarcila. Estudo de comportamento em fluência da superliga Incotel 718. Tese (Mestrado em EngenhariaAeronáutica e Mecânica), ITA, São Jose dos Campos, 2011.


7. Referências VILLAS BOAS, M. O. C.; SALOMAO, R.; PANDOLFELLI, V. C.. Cerâmicas porosas para aplicação em altas temperaturas.

Cerâmica, São Paulo , v. 53, n. 328, p. 361-367, Dec. 2007

WADLEY RESEARCH GROUP. High Temperature Coatings. Disponível em < http://www.virginia.edu/ms/research/wadley/high-temp.html>


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