Caracterização microestrutural e fractofráfica da liga NI57TI43 com memória de forma tratada criogenicamente e submetida a ciclagem mecânica

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.