Líderes : Prof. Dr. Vitor Luiz Sordi - sordi@ufscar.br Prof. Dr. Maurizio Ferrante - ferrante@ufscar.br

CCET – Departamento de Engenharia de Materiais

Deformação Plástica Severa em Metais

Branco

AISI 1040 steelBRANCO

100μm

a)

b)

Introdução Os processos de deformação plástica severa (DPS) são processos de conformação de metais e ligas metálicas

que envolvem a imposição de altos graus de deformação plástica, visando obter estruturas de grãos ultrafinos, geralmente menores que 1 mm. O objetivo é obter metais com alta resistência mecânica, mantendo razoáveis níveis de ductilidade e tenacidade. As principais técnicas de DPS atualmente utilizadas, ainda em escala de laboratório, são a Torção sob Alta Pressão (TAP) e a Extrusão em Canal Angular (ECA); outros, como a Conformação Cíclica em Matriz Fechada (CCMF), têm sido menos estudados. Em geral nos processos de DPS o grau de deformação pode ser estimado por meio de modelo matemáticos que levam em conta as características geométricas da matriz; as técnicas operacionais têm em comum a possibilidade de realizar múltiplos passes, retornando a amostra à forma inicial após cada passe, o que permite alcançar deformações até da ordem de 10 ou 15, muito maiores de nos processos convencionais.Experimentos de DPS pelo processo ECA têm sido conduzidos no DEMa-UFSCar visando dois objetivos principais: primeiro, obter informações úteis para prever o comportamento da deformação em nível macroscópico (linhas de fluxo de deformação ao longo do volume da amostra) e em nível microscópico (refinamento dos grãos, texturas e natureza dos contornos de grão); segundo, buscar informações que auxiliem no projeto e dimensionamento das matrizes de forma obter estruturas altamente deformadas e de modo homogêneo.

Atuação do GrupoPrincipalmente nos seguintes temas:

• Projeto e dimensionamento das matrizes e controle das variáveis do processo ECA (velocidade, temperatura, geometria, atrito, etc.);

• Correlação de texturas medidas e simuladas com as diferentes rotas de conformação empregadas no processo ECA;

• Obtenção de microestruturas caracterizadas por tamanho de grão sub-micrométrico;• Estudos da estabilidade térmica de microestruturas deformadas;• Propriedades de resistência mecânica, energia de impacto e distribuição da dureza de

amostras deformadas pelo processo ECA e recristalizadas;• Simulação híbrida autoconsistente por Elementos Finitos, como uma ferramenta

numérica capaz de prever e reproduzir processos de conformação mecânica, ECA no presente caso, visando a futura aplicação deste em escala industrial

Projetos em andamento• Estudo da influência de precipitados de segunda fase no endurecimento por

deformação de uma ligaAl-4%Cu submetida a deformação ECA.• Deformação por ECA de Ti grau2, como o objetivo de melhorar as propriedades de

tração, fornecendo assim uma alternativa ao uso da liga Ti-6Al-4V em implantes ósseos.

• Otimização do projeto de matrizes ECA ,por simulação física e simulação por Elementos Finitos.

• Modificação da textura de Al comercial AA1050 produzido por “RollCasting” visando melhorar a conformabilidade a frio.

• Estudo da influência da deformação por ECA na integridade de precipitados preexistentes, e na cinética de precipitação realizada após a deformação.

Configurações de matrizes ECA e CCMF construídas pelo grupo

Simulação NuméricaA homogeneidade e a intensidade da deformação são afetadas pela geometria dos canais de deformação e podem ser avaliadas utilizando métodos de simulação numérica. As figuras mostram exemplos de resultados de simulações sobre matrizes ECA e CCMF, validados pelo mapeamento da dureza na superfície das amostras.

DPS e Textura Cristalográfica

Exemplos de amostras de Alumínio AA1050 deformado por ECA (um e quatro passes) e recozido a 350oC / 1 h 00. Após quatro passes houve diminuição da textura cristalográfica original e aumento da textura no sistema e recristalização completa. Os gráficos mostram que o aumento do número de passes muda a natureza do contorno de grão, de baixo para alto ângulo.

Natureza e homogeneidade da DeformaçãoA deformação ECA tem lugar em uma matriz com dois canais que no ponto de junção fazem um ângulo de 90º ou 120º. A deformação ocorre principalmente por cisalhamento, e a secção transversal da amostra pode ser circular, quadrada ou retangular. A foto mostra uma matriz ECA com visor transparente desenvolvida especialmente para o estudo dos efeitos da configuração geométrica do canal de extrusão.

Colaboradores

Professores: Maurizio Ferrante Vitor Luiz SordiJosé Benaque RubertAndrea Madeira KliaugaArmando Ítalo Sette Antonialli

Estudante s D/M/IC: Aníbal de Andrade Mendes Filho Danielle Cristina CamiloJose Luis CampanelliPhillip SpringerCaio Dias GuillenSamuel Hernandes SilverioGuilherme Oliveira MiguelCarlos Alberto Belei Feliciano

Matheus Henrique de Paulo.

Propriedades Mecânicas e MicroestruturaO efeito mais importante do refinamento de grão induzido pela DPS é o aumento de resistência mecânica. As curvas tensão-deformação abaixo mostram exemplos dos resultados obtidos pelo grupo em Al-4%Cu e em Ti puro grau 2. Ao lado das curvas, as imagens MET representativas da microestrutura no estado deformado.