Efeitos dos ciclos de envelhecimento no comportamento de ligas de alumínio

Abstract

Neste trabalho estudou-se a relação entre o comportamento mecânico e a microestrutura da liga de alumínio 6082, sujeita a diferentes condições de tratamento térmico de envelhecimento. Os perfis de liga estudada resultam de um processo de extrusão industrial da empresa Extrusal. Este trabalho pode ser dividido em duas partes, a primeira com interesse industrial directo e a segundo indirecto. Na primeira parte começou-se por estudar o comportamento mecânico da liga extrudida e envelhecida industrialmente durante seis tempos de envelhecimento diferentes. Na segunda parte do trabalho estudaram-se tratamentos térmicos de envelhecimento diferentes dos utilizados industrialmente. Deu-se especial importância a um tratamento térmico de envelhecimento interrompido. O estudo das propriedades mecânicas foi feito com recurso a ensaios de tracção e de microdureza Vickers. A análise microestrutural foi feita com recurso à microscopia electrónica de transmissão (TEM) e à microscopia electrónica de varrimento (SEM). O seguimento do envelhecimento artificial da liga ao longo do tempo permitiu identificar um pico de envelhecimento para o qual as propriedades mecânicas são máximas. Verificou-se que a este máximo de propriedades mecânicas está associada uma microestrutura com uma grande densidade de precipitados (presumivelmente de Mg2Si como fase β”), finos e distribuídos uniformemente pela matriz de alumínio. A existência de precipitados incoerentes, com grandes dimensões em todas as amostras observadas em TEM e SEM levantou alguma incerteza quanto à condição inicial de solubilização dos elementos de liga no processo industrial. Um estudo feito neste sentido revelou que a liga sujeita a tratamento térmico de solubilização nas condições indicadas pelo fornecedor, apresenta os mesmos precipitados incoerentes observados para a liga solubilizada industrialmente. A existência destes precipitados não condiciona a aptidão da liga para endurecer por precipitação. Um tratamento térmico de envelhecimento interrompido revelou originar propriedades mecânicas ligeiramente superiores às da liga sujeitas a T6, justificando-se maior atenção no futuro em relação ao potencial deste tipo de tratamento.

ABSTRACT: In this work it was studied the relation between the mechanical behavior and the microstructure of the 6082 aluminum alloy, after different heat treatment conditions. The alloy profiles are obtained by industrial extrusion at Extrusal, a local factory. This work can be split in two parts, the first one with direct industrial interest and the second one with indirect interest. The first part consisted of a study of the mechanical behavior of the industrially extruded alloy after six different aging times. In the second part of the work different aging heat treatments, with respect to those used in the industry, were studied. It was given special consideration to an interrupted aging heat treatment. The study of the mechanical properties was made by tensile and Vickers microhardness tests. The microstructural analysis was performed using transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM). Artificial aging as a function of time allowed the identification of a peak where the mechanical properties are maximum. It was verified that this peak of optimal mechanical properties is associated to a microsctructure with a high density of precipitates (presumably of Mg2Si in β” phase), thin and uniformly distributed within the aluminum matrix. The existence of incoherent precipitates, with large dimensions in every sample observed by TEM and SEM suggests some uncertainty on the initial condition of dissolution of alloy elements in the industrial process. A study on this issue revealed that the alloy after heat treatment under the conditions indicated by the alloy supplier presents the same incoherent precipitates observed in the industrial alloy. The existence of these precipitates doesn’t limit the ability of this alloy to harden by precipitation. An interrupted aging heat treatment revealed mechanical properties slightly better if compared to the alloys submitted to T6, enhancing the need for further consideration of the potential of this kind of treatment.