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Avaliação de microestruturas de ligas metálicas por microscopia correlativa, difração de elétrons retroespalhados e processamento digital de imagens

Processo: 12/20072-3
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de janeiro de 2013 - 30 de junho de 2015
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Materiais e Processos para Engenharia Aeronáutica, Aeroespacial
Pesquisador responsável:Luis Rogerio de Oliveira Hein
Beneficiário:Luis Rogerio de Oliveira Hein
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá , SP, Brasil
Assunto(s):Microscopia eletrônica de varredura  Microscopia óptica  Ligas metálicas  Processamento digital de imagens  Difração de elétrons 

Resumo

A microscopia correlativa consiste em avaliar um mesmo campo por técnicas de microscopia diferentes. No caso deste projeto, os experimentos de microscopia correlativa permitirão sobrepor, numa mesma imagem, informações obtidas por microscopia óptica com as obtidas num microscópio eletrônico de varredura dotado de sistemas de microanálise e difração de elétrons retroespalhados. Isso fornecerá uma espécie de gabarito microestrutural, permitindo ao analista antever, a partir das imagens de baixo custo da microscopia óptica, o comportamento da distribuição de elementos químicos e de orientações cristalográficas numa amostra de liga metálica, reduzindo-se custos de controle de qualidade e ampliando a velocidade na inspeção da qualidade e em pesquisas de materiais. Além disso, a presente proposta visa desenvolver metodologias baseadas no processamento digital de imagens para análise quantitativa do nível de encruamento de uma liga de alumínio em função do seu grau de texturização morfológica e cristalográfica, avaliando a influência do acúmulo local de energia na formação (tamanho e distribuição) de precipitados e seus efeitos sobre os mecanismos de encruamento posteriores à precipitação. Visa, principalmente, propor um parâmetro, baseado em medidas do processamento digital e análise de imagens, para estimar o grau de texturização cristalográfica usando um microscópio óptico, para reduzir os custos de otimização de processos de tratamento termomecânico. Para tanto, a metodologia proposta contempla: a realização de tratamentos termomecânicos a partir de uma liga de alumínio AA-7475, em condições selecionadas por planejamento de experimentos; análise microestrutural por microscopia correlativa envolvendo as técnicas de microscopia óptica, eletrônica de varredura, microanálise por energia dispersiva de raios-X (EDS) e microscopia de força atômica (AFM); análise cristalográfica por difração de elétrons retroespalhados (EBSD); ensaios mecânicos; desenvolvimento de rotinas de processamento digital de imagens; e análise estatística dos dados. Além da liga de alumínio, também serão estudadas por microscopia correlativa, microanálise por EDS, EBSD e AFM, as seguintes ligas de uso aeronáutico: aços 300-M e 15-5PH, Ti-6Al-4V. A maior inovação desta proposta consiste no desenvolvimento de um método de processamento e análise de imagens digitais obtidas por microscopia óptica para reduzir os custos de estudos cristalográficos por difração de elétrons retroespalhados, para estudos sobre o encruamento por deformação e precipitação em ligas metálicas.Outro ponto que se destaca na proposta refere-se ao desenvolvimento e disponibilização de rotinas gratuitas para a análise de microestruturas, baseadas no programa de distribuição livre NIH ImageJ, o que ampliará o acesso de outros pesquisadores da área de materiais a rotinas para a avaliação quantitativa do tamanho e morfologia de grãos e partículas, bem como para a análise da concentração e distribuição de fases e inclusões a partir de imagens digitais.Para tanto, é necessário compor a infraestrutura para preparação avançada de amostras para microscopia do LAIMat (Laboratório de Imagens de Materiais), um laboratório que se caracteriza pelo apoio a pesquisadores, como convém a um ambiente multiusuários e multidisciplinar. O LAIMat possui, hoje, equipamentos novos e bastante atuais (instalados a partir de fevereiro de 2010) como um microscópio eletrônico de varredura (ambiental com EDS, EBIC, STEM e EBSD), um microscópio óptico com alto grau de motorização, um sistema de microscopia correlativa, um microscópio de força atômica e um microscópio confocal e interferômetro para medidas topográficas. Assim, o LAIMat oferece uma contrapartida muito interessante (com investimentos anteriores da FAPESP, UNESP, CNPq e CAPES) para a condução deste projeto, somando um montante já investido que supera em várias vezes o orçamento desta proposta. (AU)

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