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Type: TESE DIGITAL
Title: Tratamento térmico, precipitação de fase alfa e propriedades mecânicas da liga Ti-5553 modificadas pela adição de Nb
Title Alternative: Heat treatment, alpha phase precipitation and mechanical properties of Ti-5553 alloy modified by the addition of Nb
Author: Opini, Victor Carvalho
Advisor: Caram Junior, Rubens, 1958-
Abstract: Resumo: O uso industrial do titânio e suas ligas aumentou consideravelmente nos últimos anos, principalmente no setor aeroespacial. Aplicações desse metal em diversos segmentos, desde componentes estruturais em aeronaves até implantes ortopédicos e dentários, estão associadas às suas propriedades únicas, tais como elevada relação entre resistência mecânica e densidade, alta resistência à corrosão e ótima biocompatibilidade. Recentemente, o desenvolvimento de novas ligas de titânio do tipo ? metaestáveis tem recebido bastante atenção, pois essa classe de liga de titânio pode apresentar altíssima resistência mecânica - um dos principais interesses da indústria aeroespacial-, bem como porque pode ser obtida a partir de elementos metálicos biocompatíveis, possibilitando sua aplicação como biomaterial. O presente estudo tem como meta investigar a precipitação da fase ? assistida pela fase ? na liga comercial Ti-5553 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr) e em uma versão dessa liga modificada pela substituição do elemento vanádio por nióbio. As amostras foram preparadas por meio de fusão em forno a arco, deformadas plasticamente por forjamento rotativo a quente e submetidas a diferentes rotas de tratamentos térmicos de envelhecimento, constituídas por patamares de pré-envelhecimento e variações das taxas de aquecimento até a temperatura de envelhecimento. Na etapa de caracterização foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica, eletrônica de varredura e eletrônica de transmissão, medidas de dureza Vickers, ensaios de tração e ensaios de compressão. Os resultados indicam que a substituição do vanádio pelo nióbio não modificou as principais características da liga Ti-5553, particularmente sua elevada resistência mecânica e baixa cinética de transformações de fases. Concluiu-se que tratamentos térmicos realizados sob reduzidas taxas de aquecimento favorecem a precipitação fina da fase ?, enquanto que taxas de aquecimento mais elevadas resultaram em crescimento de agulhas de fase ?, influenciando, assim, o comportamento mecânico das amostras. Observou-se também que a aplicação tratamentos térmicos de pré-envelhecimento resultou em maiores níveis de resistência mecânica em relação a tratamentos de envelhecimento direto. A substituição do V por Nb promoveu leve aumento na ductilidade. Porém, a aplicação de diferentes tratamentos térmicos não alterou os mecanismos de fratura, classificados como quase clivagem, ou clivagem com dimples

Abstract: The industrial use of titanium and its alloys has increased considerably in the last years, particularly in the aerospace sector. Applications of this metal in different segments, since aircraft structural components to orthopedic and dental implants, are associated to its unique properties, such as high strength-to-density ratio, high corrosion resistance and excellent biocompatibility. Recently, the development of new ? metastable titanium alloys has received much attention, especially because this titanium alloy class may present high mechanical strength - what can be appointed as one of the main aerospace industry's interest, as well because it can be obtained from biocompatible metal elements, making possible its application as biomaterial. The present study aims to investigate the precipitation of ? phase assisted by ? phase in the commercial alloy Ti-5553 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr) and in a version of this alloy which was modified by replacing the vanadium with niobium element. The samples were prepared by arc melting, hot worked by swaging and subjected to different aging heat treatments routes, using different heating rates until the aging temperature and pre-aging before the aging heat treatment. The main techniques used in the characterization stage were: optical microscopy, scanning electron and transmission electron microscopy, Vickers hardness measurements and tensile and compression tests. The results indicated that the substitution of vanadium with niobium element did not modify the main characteristics of the Ti-5553 alloy, particularly the high mechanical strength and low kinetics of phase transformation. It was concluded that heat treatments performed under reduced heating rates favor the fine precipitation of the ? phase, whereas higher heating rates resulted in the growth of needles in the ? phase, influencing the mechanical behavior of the samples. It was also observed that the application of pre-aging heat treatments resulted in higher mechanical strength levels if compared to direct aging treatments. The replacement of V with Nb promoted slight increase in ductility. However, application of different heat treatments did not alter the fracture mechanisms, classified as quasi cleavage, or cleavage with dimples
Subject: Ligas de titânio
Tratamento térmico
Nióbio
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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