Study of fatigue and toughness of friction stir welded (FSW) aluminum and lithium-aluminum alloys subjected to corrosive and cryogenic atmospheres

Autor: Carla Isabel dos Santos Maciel
Přispěvatelé: Cassius Olívio Figueiredo Terra Ruchert, Luis Frederico Pinheiro Dick, Julian Arnaldo Avila Diaz, Gilmar Ferreira Batalha, José Benedito Marcomini, Vitor Luiz Sordi
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
Popis: A pesquisa por novos materiais e processos que possam garantir aeronaves mais leves e operacionalmente mais viáveis, tem-se dado praticamente em todos os componentes de uma aeronave, com consequência direta no menor consumo de combustível e benefícios para o fabricante, operadores e a população em geral com aplicação do conceito de \'aeronave verde\'. Nestes quesitos, materiais/processos, destacam-se as ligas de alumínio (2xxx e 7xxx) e a solda por fricção mistura (FSW- Friction Stir Welding) por sua relação custo/benefício. A soldagem por fricção de elementos estruturais aeronáuticos formados de materiais dissimilares que possuem propriedades mecânicas distintas é de grande interesse para a indústria aeronáutica, devido aos ganhos de peso e de custo de operação que esse tipo de junção pode gerar. Sendo assim foram avaliadas as principais propriedades mecânicas de interesse e correlacionar com a microestrutura de ligas dissimilares e similares soldadas pelo processo de FSW e a inteiração destas com os meios ambiente, criogênico e corrosivo aos quais, aeronaves podem ser sujeitas durante os voos. Para tal desenvolvimento a solda dissimilar foi realizada com as ligas de alumínio-lítio 2050-T84 e alumínio 7050-T7451, enquanto que a solda similar foi realizada com a liga de alumínio-lítio 2198-T851. Foram feitas análises de ciclo térmico durante a soldagem e ambas juntas foram classificadas como solda quente, que prevê intensa variação microestrutural e afetam as propriedades mecânicas de dureza, a tenacidade fadiga e corrosão fadiga. A caracterização microestrutural realizada pela técnica de EBSD evidenciou alta quantidade de CAA que resultou na redução da dureza e aumento da tenacidade à fratura na região de contato entre a peça de trabalho e o ombro da ferramenta. De contra partida, a taxa de propagação de trinca por fadiga aumentou ligeiramente no meio salino. The research for new materials and processes that produce light materials and operationally viable, has occurred in almost all the components of an aircraft, with a direct consequence in the lower fuel consumption and benefits for the manufacturing, operators and the population in application of the concept of \'green aircraft\'. In these questions, materials/processes, the most important are aluminum alloys (2xxx and 7xxx) and friction stir welding for their cost/benefit ratio. Friction stir welding of aeronautical structural elements made of dissimilar materials with distinct mechanical properties is of great interest to the aeronautical industry due to the weight and operating costs that this type of joint can result. Thus, the main mechanical properties of interest and correlate with the microstructure of dissimilar and similar alloys welded by the FSW and their interaction with the ambient, cryogenic and corrosive environments to which aircraft may be subject during flight. To development, the dissimilar weld performed with the lithium-aluminum alloys 2050-T84 and aluminum 7050-T7451, while the similar solder performed with the lithium-aluminum alloy 2198-T851. Thermal cycle analyzes were done during welding and both joints were classified as hot welding, which provides intense microstructural variation and affect the mechanical properties of hardness, fatigue toughness and fatigue corrosion. The microstructural characterization performed by the EBSD technique evidenced a high amount of CAA that resulted in low hardness and high fracture toughness in the region of contact between the workpiece and the tool shoulder. On the other hand, the rate of crack propagation by fatigue increased slightly in the saline atmosphere.
Databáze: OpenAIRE
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