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Estudo do refino de grão e propriedades de materiais com grãos ultrafinos produzidos por extrusão em canal angular com pressão reversa (ECAP-PR)

Processo: 11/06242-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2011
Vigência (Término): 31 de julho de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
Pesquisador responsável:Alberto Moreira Jorge Junior
Beneficiário:Egor Prokofiev
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Materiais nanoestruturados   Ligas de titânio   Ligas de alumínio

Resumo

Técnicas de deformação de plástica severa (SPD) vêm sendo amplamente avaliadas para a produção de materiais com microestrutura com grãos ultrafinos. Entre o vários processos de SPD disponíveis, extrusáo por canal angular (ECAP) é especialmente atrativo porque é o que se apresenta com maior custo efetivo e o com maior facilidade de execução, devido à simplicidade do processo e equipamentos. Além disso, este processo pode ser utilizado para a produção de amostras volumosas com aplicações estruturais.Porém a aplicação de ECAP pode ser restringida durante o processamento de materiais difíceis de serem conformados ou com baixa ductilidade. Já é bem conhecido que, de forma a refinar efetivamente a microestrutura e alcançar propriedades superiores, o processo de ECAP deveria ser realizado com vários ciclos. O alto nível de tensão acumulada pode resultar no início de trincas e falha nas amostras, este fenômeno estão diretamente relacionado com a não conformidade de ductilidade e ao nível de pressões específicas levando à falha total do material. A capacidade de deformação do material melhora em temperaturas elevadas. Porém, os processos de recuperação e recristalização da microestrutura não permitem alcançar o grau de máximo de refinamento de grão e das melhores propriedades. Um dos modos mais efetivos para aumentar o recurso de conformabilidade durante o processamento por ECAP é o aumento da pressão de hidrostática imposta na matriz através de uma pressão reversa. Isto aumenta a trabalhabilidade do material em uma tensão específica mais alta na região de cisalhamento incluindo conformação à temperatura ambiente. Outra vantagem da aplicação de pressão reversa é a visível melhora introduzida na uniformidade do fluxo de metal durante a operação do processo por ECAP. Durante o processo de ECAP normal existe uma falha de preenchimento de material no ângulo externo devido à formação de uma zona morta e, especialmente em materiais que se encruam muito na deformação, também existe uma mudança na forma da zona de deformação, ou seja, de uma linha de cisalhamento puro para um formato em forma de leque dentro da matriz. A aplicação de pressão reversa leva ao preenchimento completo da matriz e, em conseqüência, à remoção da zona morta independentemente da resistência do material. Porém, o aspecto mais importante nos estudos é a influência da aplicação de pressão reversa no grau de refinamento da microestrutura durante o ECAP. Ao mesmo tempo é necessário realizar novos estudos para determinar se a aplicação de pressão reversa realmente influencia no refinamento da microestrutura e efetivamente produz uma melhoria das propriedades de materiais processadas por ECAP, especialmente no caso de metais difíceis de serem conformados e ligas com vários tipos de rede cristalina, em particular com número limitado de sistemas de deslizamento. A instalação de um novo sistema de ECAP com pressão reversa no DEMa-UFSCar abre novas possibilidades de realização de tais estudos. Assim, após a preleção acima, este projeto tem como objetivos o estudo da influência da pressão reversa na processabilidade durante o processo de ECAP e a microestrutura e propriedades resultantes em especial em 3 tipos de ligas à base de Mg, de Al e de Ti, que terão suas aplicações no armazenamento de hidrogênio, estrutural e implantes ortopédicos, respectivamente. A utilização destas três classes de materiais vai ao encontro das linhas de pesquisa sendo desenvolvidas atualmente pelo grupo de "Metais Amorfos e Nanoestruturados" do Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), desde 1986. Mais especificamente ligadas ao projeto financiado pela FAPESP No 2009/17068-1 "DESENVOLVIMENTO DE LIGAS DE Mg PARA ARMAZENAGEM DE HIDROGÊNIO PROCESSADAS POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA SEVERA", que prevê a construção de um sistema de ECAP com pressão reversa (em fase de acabamento do equipamento).Em anexo, incluímos o projeto do Pós-doutorando.

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