Desenvolvimento numérico e experimental de rotas de conformação via laminação assimétrica da liga de Mg AZ31

Abstract

As ligas de magnésio apresentam potencial capacidade para substituir materiais atualmente empregados na indústria aeronáutica, contribuindo com a busca constante deste setor por redução de peso. Contudo, para se consolidarem em aplicações em grande escala elas precisam superar algumas limitações principalmente em termos de propriedades mecânicas. Neste contexto, o objetivo principal desta tese é identificar os parâmetros de laminação assimétrica que gerem as melhores condições microestruturais e de textura, em termos de refinamento de grão, homogeneidade de tamanho de grão e enfraquecimento de textura basal; e os mais altos valores de propriedades mecânicas em chapas da liga de magnésio AZ31. Para isso, foram realizadas simulações experimentais do processo de laminação em múltiplos passes para chapas da liga AZ31. Os resultados obtidos, analisados por meio do software STATISTICA, permitiram identificar forte influência da temperatura de laminação sobre as características microestruturais, a saber, tamanho de grão <12 µm e mais de 50% de grãos finos podem ser obtidos com temperaturas de laminação abaixo de 200 °C. Em baixas temperaturas , até 150°C, a componente de textura (0002) apresentou picos inclinados em relação à direção normal (DN), enquanto para maiores temperaturas de laminação houve uma tendência de alinhamento dos planos basais à DN. O limite de resistência à tração foi influenciado significativamente pela razão de assimetria, podendo atingir mais de 340 MPa para uma razão de assimetria de 1,9. A temperatura e a razão de assimetria apresentaram influência significativa sobre o alongamento máximo em tração uniaxial, sendo possível alcançar valores em torno de 30% para temperaturas entre 50-100 °C e razão de assimetria próxima a 0,9 ou temperatura de 450 °C e razão de assimetria igual a 1,9. Adicionalmente, simulações numéricas da laminação simétrica e assimétrica de chapas da liga AZ31, realizadas por meio de dois modelos propostos via Método de Elementos Finitos, mostraram que níveis superiores de tensão residual equivalente e deformação equivalente são desenvolvidos na chapa laminada assimetricamente como consequência da significativa deformação cisalhante no plano x-y observada na linha central da chapa neste caso. Foram também propostos modelos elipsométricos, por meio dos quais foi possível avaliar a composição e dinâmica de crescimento de filmes superficiais de óxidos/hidróxidos sobre a liga AZ31 quando exposta ao ar e a uma solução aquosa de Na2SO4.