Efeito do teor de zircônio e da deformação a frio no envelhecimento de ligas Al-Zr

Abstract

As ligas Al-Zr apresentam endurecimento após tratamento de envelhecimento devido à formação de precipitados Al3Zr na microestrutura. Este trabalho objetivou estudar o efeito da concentração de zircônio e da deformação a frio na precipitação e microestrutura das ligas Al-0,2%p.Zr e Al-0,32%p.Zr no envelhecimento. As ligas foram fundidas a 847ºC e solidificadas em molde de cobre resfriado com água, após a solidificação foram cortadas as amostras dos lingotes obtidos. As amostras da liga Al-0,2%p.Zr foram deformadas com 50% de redução de altura e da liga Al-0,32%p.Zr com 50 e 70%. Após deformação as amostras foram envelhecidas a 377ºC por 4, 8, 12, 24, 50, 100 e 400 horas e analisadas por microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), resistividade elétrica e microdureza. Foi observado que as três condições estudadas (Al-0,2%p.Zr com 50% de deformação e Al-0,32%p.Zr com 50 e 70% de deformação) apresentaram endurecimento máximo com 100 horas de envelhecimento devido a precipitação de intermetálicos Al3Zr cúbicos e redução do endurecimento após 400 horas devido ao coalescimento desses precipitados. A deformação contribuiu para uma distribuição heterogênea desses precipitados, no qual foram identificados em regiões do contorno e interior dos grãos. Os intermetálicos Al3Zr cúbicos apresentaram formas globulares e alongadas e uma preponderância em regiões deformadas, ao longo de discordâncias e nos contornos de grão. Tanto o aumento na concentração de zircônio quanto à deformação aplicada contribuíram para a precipitação, porém, o aumento da concentração de zircônio foi mais significativo para o endurecimento das ligas.<br>

Abstract : Al-Zr alloys achieve hardening after aging treatment due to the formation of Al3Zr precipitates in the microstructure. This work aimed to study the effect of zirconium concentration and cold deformation on the precipitation and microstructure of Al-0.2%wt.Zr and Al-0.32%wt.Zr alloys on aging. The alloys were melted at 847°C and solidified in water-cooled copper mold. After solidification the samples of the alloy 0.2% wt.% was deformed with 50% height reduction and the alloy 0.32% wt. Zr with 50 and 70%. After deformation, the samples were aged at 377°C for 4, 8, 12, 24, 50, 100 and 400 hours and analyzed by optical microscopy (MO), scanning electron microscopy (MEV), transmission electron microscopy (TEM), spectroscopy dispersive energy (EDS), electrical resistivity and microhardness. It was observed that the three conditions studied (Al-0.2%wt.Zr with 50% of deformation and Al-0.32%wt.Zr with 50 and 70% deformation) showed maximum hardening with 100 hours of aging due to precipitation of cubic Al3Zr intermetallic and reduction of hardening after 400 hours due to the coalescence of these precipitates. The deformation contributed to a heterogeneous distribution of these precipitates, in which they were identified in regions of the contour and interior of the grain. The cubic Al3Zr intermetallic presented globular and elongated forms and a preponderance in deformed regions, along discordance and grain boundaries. The increase in the zirconium concentration and the applied deformation contributed to precipitation, however, the increase of the zirconium concentration was more significant for the hardening of the alloys.