Title

REFINO DE GRÃOS EXTREMO E FORMAÇÃO DE NANO AGLOMERADOS NA LIGA AL-3MG-0,2SC PROCESSADA POR TORÇÃO SOB ALTA PRESSÃO

EXTREME GRAIN REFINEMENT AND FORMATION OF NANOCLUSTERS IN AN Al-3Mg-0.2Sc ALLOY PROCESSED BY HIGH-PRESSURE TORSION

Authorship

SOUSA, MARIA LUISA OLIVEIRA DE; PEREIRA, PEDRO HENRIQUE RODRIGUES

SOUSA, MARIA LUISA OLIVEIRA DE

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PEREIRA, PEDRO HENRIQUE RODRIGUES

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DOI

10.5151/2594-5327-42061

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Abstract

A deformação plástica severa (SPD) é usada na produção de metais com grãos ultrafinos (<1 μm). No entanto, a elevada energia interna gerada durante o processo torna a microestrutura susceptível à recristalização prematura. Estratégias para melhorar essa estabilidade incluem a adição de elementos de liga que formam precipitados finos, o uso de temperaturas elevadas durante o SPD e, mais recentemente, a redistribuição de partículas de segunda fase. Esta ocorre especialmente em metais processados pela técnica de Torção sob Alta Pressão (HPT), na qual discos são submetidos simultaneamente à compressão, que evita trincas, e a torção, que refina os grãos e fragmenta fases secundárias. Este trabalho investigou o efeito do HPT na evolução microestrutural da liga Al-3%Mg-0,2%Sc (em massa) com diferentes microestruturas pré-processamento. Tratamentos térmicos prévios a ~895 e 900 K promoveram a formação de regiões ricas em Mg nos contornos de grão, com concentrações entre ~23 e 33%. A liga foi então processada por 10 voltas de HPT à temperatura ambiente, partindo do estado com gradientes de composição. O resultado foi um refino significativo dos grãos (~60 nm) e a formação de aglomerados nanoestruturados ricos em Mg com diâmetro médio de ~5,4 nm.

SEVERE PLASTIC DEFORMATION (SPD) IS USED TO PRODUCE ULTRAFINE-GRAINED ALLOYS (<1 μM). HOWEVER, THE HIGH INTERNAL ENERGY STORED DURING PROCESSING MAKES THE MICROSTRUCTURE SUSCEPTIBLE TO EARLY RECRYSTALLIZATION. STRATEGIES TO IMPROVE THERMAL STABILITY INCLUDE THE ADDITION OF ALLOYING ELEMENTS, THE USE OF HIGH PROCESSING TEMPERATURES, AND THE REDISTRIBUTION OF SECOND-PHASE PARTICLES. THIS REDISTRIBUTION OCCURS ESPECIALLY IN METALS PROCESSED BY HIGH-PRESSURE TORSION (HPT), IN WHICH DISCS ARE SUBJECTED SIMULTANEOUSLY TO COMPRESSION AND TORSIONAL STRAINING. THIS RESEARCH INVESTIGATED THE EFFECT OF HPT ON THE MICROSTRUCTURAL EVOLUTION OF AN AL-3MG-0.2SC ALLOY (WT.%) WITH DIFFERENT PRE-PROCESSING MICROSTRUCTURES. PRE-HPT HEAT TREATMENTS AT ~895 AND 900 K PROMOTED THE FORMATION OF MG-RICH REGIONS ALONG GRAIN BOUNDARIES, WITH CONCENTRATIONS RANGING FROM ~23 TO 33 WT.%. THE ALLOY WAS THEN PROCESSED BY 10 TURNS OF HPT AT ROOM TEMPERATURE, STARTING FROM A STATE WITH COMPOSITIONAL GRADIENTS. THE RESULT WAS A SIGNIFICANT GRAIN REFINEMENT (~60 NM) AND THE FORMATION OF MG-RICH NANOSTRUCTURED DOMAINS WITH AN AVERAGE DIAMETER OF ~5.4 NM.

Keywords

Alumínio, Refino de Grão, Segregação, Torção sob Alta Pressão

Aluminum, Grain Refinement, High-Pressure Torsion, Segregation