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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/39201
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Title: Caracterização microestrutural e fractofráfica da liga NI57TI43 com memória de forma tratada criogenicamente e submetida a ciclagem mecânica
Authors: Silva, Bernardo José Leite da
Orientador(es):: Silva, Edson Paulo da
Assunto:: Ligas com Memória de Forma
Pseudoelasticidade
Fadiga Estrutural
Comportamento Cíclico
Caracterização Microestrutural
Issue Date: 7-Jul-2020
Citation: SILVA, Bernardo José Leite da . Caracterização microestrutural e fractofráfica da liga NI57TI43 com memória de forma tratada criogenicamente e submetida a ciclagem mecânica. 2020.,67f., il. Dissertação (Mestrado em Sistemas Mecatrônicos)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.
Abstract: O Efeito Memória de Forma (EMF) e a Pseudoelasticidade (PE) são os dois comportamentos termomecânicos típicos das Ligas com Memória de Forma (LMF), que compõem uma família de materiais classificados como materiais inteligentes. Em ambos os comportamentos, a principal característica é a capacidade do material sofrer deformações recuperáveis de até 10%. No caso da PE, essa recuperação acontece com a retirada da carga que induziu a deformação, e no caso do EMF, a recuperação se dá por meio do aquecimento do material acima de determinada temperatura característica e inerente ao material. Essa recuperação de deformação está associada a transformações martensíticas induzidas mecanicamente, na PE, e termicamente, no EMF. Esses dois comportamentos têm grande potencial em diversas áreas comerciais e de pesquisa. Em aplicações nas quais o material é submetido a carregamentos mecânicos (PE) ou termomecânicos (EMF) cíclicos, observa-se a ocorrência de fadiga estrutural e fadiga funcional, sendo a funcional caracterizada pela alteração de propriedades materiais ao longo da ciclagem. O objetivo do presente trabalho é avaliar a influência do tratamento criogênico profundo do ponto de vista microestrutural da liga Ni57Ti43 submetida à ciclagem mecânica. Corpos de prova dessa liga não tratados e tratados criogenicamente, a -196oC por 24 horas, foram submetidos a carregamentos mecânicos cíclicos até a ruptura. No comportamento pseudoelástico, observou-se que o material tratado criogenicamente apresentou aumento na deformação residual e deformação recuperável quando comparado ao material considerado como recebido. Além disso, houve uma diminuição nos níveis de tensão de transformação ao longo das ciclagens tanto para os tratados quanto para os não tratados. Mas em relação à fadiga estrutural, os materiais tratados criogenicamente apresentaram vida à fadiga menor quando comparados aos corpos de prova do material como recebido. A partir desses resultados e, por meio de ensaios de microdureza, DRX e EDS buscou-se compreender nesse trabalho as alterações observadas. Observou-se que o tratamento criogênico não alterou a estrutura cristalina do material, mantendo a estrutura cúbica B2 com precipitados de mesma composição. Entretanto, observou-se a formação pontual de óxidos possivelmente associados ao TiNiO3 e um aumento da microdureza em torno de 4% após o tratamento criogênico. Nas amostras tratadas e após cicladas, observou-se, a partir da morfologia microestrutural e ensaios DRX, a presença de martensita residual. Na análise de falha dos corpos de prova, verificou-se que tanto as amostras tratadas quanto as não tratadas apresentaram as mesmas características, isto é, presença de estrias de fadiga e dimples, dando sinais de que a falha foi dúctil e ocorreu por sobrecarga da região. Da análise dos resultados, conclui-se que o comportamento pseudoelástico da liga Ni57Ti43 foi afetado pelo tratamento criogênico profundo, a -196oC por 24 horas, e que as alterações observadas devem estar associadas, principalmente, à formação dos óxidos identificados, de modo que podem justificar tanto a menor vida à fadiga quanto os comportamentos associados à deformação residual e diminuição das tensões de transformação.
Abstract: The Shape Memory Effect (SME) and Superelasticity (SE) are the two typical phenomena associated with Shape Memory Alloys (SMA), which are materials also known as smart materials. In both behaviors, SMA’s present the capacity of strain recovery up to 10%. In the SE, this recovery happens with the removal of the initial applied load, and in the case of the SME, the recovery takes place by heating the material above its transformation temperature, confirming that this kind of alloys have great potential in several areas. In applications in which the material is submitted to mechanical (SE) or thermomechanical (EMF) cyclicing, structural fatigue and functional fatigue are observed, where the functional fatigue is characterized by the change in the material’s properties throughout the cycling. The present work’s objective is to evaluate the influence of deep cryogenic treatment (DCT) from a microstructural point of view of the Ni57Ti43 alloy submitted to fatigue testing. Criogenically treated, at -196oC for 24 hours, and non treated test specimens were submitted to mechanical cyclicing until its rupture. In the superelastic behavior, it was observed that the cryogenically treated material showed an increase in residual and recoverable strain when compared to the as received material. In addition, it was observed a decrease at the transformation stress levels throughout the cycles for both treated and non treated samples. But when it comes to the structural fatigue, the cryogenically treated material showed a decrease in fatigue life when compared to the non treated test specimens. From these results and through microhardness, XRD and EDS tests, it was possible to identify eventual changes at the treated samples. It was observed that the cryogenic treatment did not cause changes in the material’s crystal structure, maintaining the B2 cubic structure with precipitates of same atomic composition. However, treated specimens presented the formation of oxides possibly associated with TiNiO3 and also an increase in microhardness of around 4%. In the treated samples and after its cycling, it was observed, from the microstructural morphology and XRD tests, the presence of residual martensite. In the failure analysis of the specimens, it was found that both treated and non treated test specimens had the same characteristics, which was the presence of fatigue striations and dimples, showing that the failure was ductile and occurred due to its overload. From the results analysis, it is concluded that the superelastic behavior of the Ni57Ti43 alloy was affected by the deep cryogenic treatment, at -196oC for 24 hours, and that the observed changes must be associated, mainly, with the formation of oxides, so that they can justify both the decrease at the fatigue life and the behaviors associated with residual strain and decrease of transformation stress levels.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica,2020.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Appears in Collections:ENM - Mestrado em Sistemas Mecatrônicos (Dissertações)

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