Fluência Nos Materiais
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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
1. O que é fluência?
Leonardo Soares de Oliveira 5
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
1. O que é fluência?
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
2. Importância do ensaio
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
2. Importância do ensaio
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
4. Materiais resistentes a fluência
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
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
Leonardo Soares de Oliveira 13
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
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Difratograma
Fonte: BRIGUENTE, 2011 ;OLIVEIRA, 2010
5. Ligas Ti-6Al-4V
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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
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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.
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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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