Avaliação dos tratamentos criogênicos Deep Cryogenic Treatment e Uphill Quenching na microestrutura, conformação e microdureza das ligas de alumínio AA7075 E AA6063

Abstract

Com o avanço da tecnologia, é natural a busca por materiais com alta performance, como o caso das ligas de alta resistência de alumínio que combinam as propriedades de alta resistência mecânica junto ao seu baixo peso específico. A aplicação desse tipo de material é comum na indústria aeronáutica, onde se observa temperaturas criogênicas – Subzero. O comportamento deste tipo de material quando submetido a temperaturas negativas não é algo conhecido e difundido no estado da arte, assim como a aplicação de tratamentos criogênicos como alternativa para tratamentos térmicos nestes materiais. Este trabalho teve como objetivo o estudo do comportamento da liga AA-7075 e da liga AA-6063, ligas tratáveis termicamente, quando aplicado os tratamentos criogênicos conhecidos como Deep Cryogenic Treatment e Uphill Quenching, utilizado para alívio de tensões residuais, além de estudar o seu efeito em processo de conformação, por compressão uniaxial. As amostras fabricadas foram submetidas aos tratamentos e caracterizadas com o uso da microscopia óptica e eletrônica de varredura, microdureza Vickers e difração de raios X. Os resultados indicam que ocorre uma alta taxa de difusão dos elementos de liga intersticiais quando aplicados os tratamentos criogênicos, especialmente o tratamento Uphill Quenching que altera a morfologia dos intermetálicos, para uma forma alongada. Os valores de microdureza encontrados para os tratamentos criogênicos são típicos dos materiais no estado de envelhecimento artificial – T6, o que foi confirmado a partir da análise dos espectros de difração de raios X. Com a utilização do tratamento Uphill Quenching houve uma maior redução de seção quando comparado com as amostras conformadas somente solubilizadas. Esta maior redução de seção está relacionada ao nível de tensões residuais do material, onde, a partir do método de Williamson-Hall de análise do espectro de DRX, foi possível uma análise qualitativa de deformação do cristalito, indicando um menor grau de tensões trativas no material quando aplicado o tratamento Uphill Quenching.

With the advancement of technology, it’s natural to look for materials with high performance, such as high-strength aluminum alloys, that combine the properties of high mechanical strength with low weight. The application of this type of material is common in the aeronautical industry, where it is common to get cryogenic - Sub-zero temperatures. The behavior of this type of material when subjected to negative temperatures isn’t something known and widespread in the state of the art, as well as the application of cryogenic treatments as an alternative for thermal treatments in these materials. The objective of this work was to study the behavior of the AA-7075 and AA- 6063 alloys, thermal treatable alloys, when applied to the cryogenic treatments known as Deep Cryogenic Treatment and Uphill Quenching, used to residual stress relief. The effects in the mechanical deformation processes was also investigated, using uniaxial compression on samples. The samples were submitted to the treatments and characterized by the use of optical and scanning electron microscopy, Vickers hardness and X-ray diffraction. The results indicate that a high diffusion rate of the interstitial elements occurs when the cryogenic treatments were applied, especially the Uphill Quenching treatment that changes the intermetallic morphology to an elongated shape. The hardness values found for the cryogenic treatments are typical of aged hardening materials in artificial aging - T6 which was confirmed by XDR analysis. When Uphill Quenching treatment was applied there was a slightly higher section reduction, in uniaxial compression test, 3,8%, when compared to the solubilized samples. This reduction of section is related to the level of residual stresses of the material. Using the Williamson-Hall method of XRD spectrum analysis, a qualitative analysis of crystallite deformation was possible, indicating a lower level of residual stress in the material when Uphill Quenching was applied.