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Título: Influência de tratamentos térmicos e mecânicos nas temperaturas de transformação martensítica em ligas Ni-Ti com efeito memória de forma.
Autor(es): Magela, Jardel Oliveira
Orientador(es): Andrade, Margareth Spangler
Palavras-chave: Efeito da memória de forma
Transformações de fases
Transformações martensíticas
Calorimetria
Liga - resfriamento
Data do documento: 2010
Editora / Evento / Instituição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Referência: MAGELA, J. O. Influência de tratamentos térmicos e mecânicos nas temperaturas de transformação martensítica em ligas Ni-Ti com efeito memória de forma. 2010. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2010.
Resumo: As ligas Ni-Ti com efeito memória de forma são capazes de recuperar uma forma predefinida pela mudança de temperatura. Quando uma liga com memória de forma se encontra abaixo de sua temperatura de transformação, ela pode ser facilmente deformada, mas ao ser aquecida ela recupera sua forma original exercendo uma força considerável. Esta propriedade é explorada em aplicações tecnológicas. Uma liga comercial de Ni-Ti, aproximadamente equiatômica, submetida a tratamento térmico de envelhecimento a cerca de 500ºC foi estudada. Na condição como recebida a liga apresentou precipitados e duas transformações de fase no resfriamento: da fase matriz (cúbica de corpo centrado – B2) para a fase martensítica trigonal (R) e, da fase R para a fase martensítica monoclínica (B19’). O material foi subdividido em dois lotes, um deles foi estudado no estado como recebido e o outro foi submetido a tratamento térmico a 900°C, por 30 minutos, objetivando solubilizar os precipitados presentes. Ensaios de tração foram realizados à temperatura ambiente em corpos de prova da liga extraídos dos dois lotes, em duas condições: após aquecimento até 80°C e após resfriamento em nitrogênio líquido. Foram utilizadas deformações de 2, 4, 6 e 8%. As técnicas de calorimetria exploratória diferencial, resistividade elétrica e atrito interno foram utilizadas para medir as temperaturas de transformações de fase antes e após a deformação. A difração de raios-X foi empregada para identificar as fases presentes no material em cada condição. As análises metalográficas por microscopia ótica e microscopia de força atômica foram utilizadas para avaliação da morfologia das fases martensíticas presentes nas amostras. Observou-se que o tratamento térmico solubilizou parte dos precipitados e fez com que a fase R fosse suprimida. Foi verificado que a deformação reorienta as placas de martensita R em baixas tensões. Pode ocorrer, ainda, reorientação das variantes de B19’ existentes e ou indução destas, sendo que a quantidade de B19’ aumenta em função da deformação, para as amostras envelhecidas. Na liga como recebida, as temperaturas de início e fim da formação das fases martensíticas foram Ri=43°C, Rf=16°C, Mi=-26°C e Mf=-46°C. Para a liga submetida a tratamento térmico de solubilização as temperaturas foram Mi=34°C e Mf=13°C. As temperaturas de transformação reversa da liga envelhecida foram Ri*=9°C, Rf*/Ai=37°C, Af=44°C para as amostras não deformadas e ocorreram no intervalo entre 26°C e 50°C para aquelas deformadas. Nas amostras solubilizadas as temperaturas de transformação reversa foram: Ai=37°C e Af=65°C, houve uma pequena elevação destas temperaturas nas amostras deformadas. __________________________________________________________________________________________
ABSTRACT: The Ni-Ti shape memory alloys are able to recover a preset shape by temperature change. When a shape memory material is below its transformation temperature, it can be easily deformed, but when heated, it recovers its original shape exerting considerable strength. This property is exploited in technological applications. A commercial Ni-Ti alloy, about equiatomic, submitted to aging heat-treatment at 500°C was studied. In the as received condition, the alloy showed precipitates and two phase transformations in cooling: from the matrix phase (body-centered cubic - B2) to the trigonal martensitic phase (R) and R phase to monoclinic martensitic phase (B19 '). The material was subdivided into two lots, one was studied at as-received and the other was subjected to heat treatment at 900°C for 30 minutes, aiming to solubilize the precipitates present. Tensile tests were performed at room temperature in specimens of the alloy from the two lots under two conditions: after heating to 80°C and after cooling in liquid nitrogen. Strains of 2, 4, 6 and 8% were used. The techniques of differential scanning calorimetry, electrical resistivity and internal friction were used tomeasure the phase transformation temperatures before and fter deformation. X-ray diffraction was used to identify the phases present in the material in each condition. Metallographic analysis by optical microscopy and atomic force microscopy were used to evaluate the morphology of martensite phases present in the samples. It was observed that the heat treatment solubilized part of the precipitates and caused the deletion of the R-phase. It was found that the deformation reorients the R martensite plates at low stress. The induction or reorientation of variants of existing B19' may also occur, and the amount of B19' increases with the deformation for aged samples. For the as received alloy, the temperatures of beginning and end of the formation of martensite phases were Rs=43°C, Rf =16°C, Ms=-26°C and Mf=-46°C. For the heat-treated alloys, temperatures were Ms =34°C and Mf =13°C. The reverse transformation temperatures of the aged alloy were Rs*=9°C, Rf*/As=37°C, Af=44°C for samples without deformation and occurred between 26°C and 50°C for the deformed ones. For the solubilized samples, the reverse transformation temperatures were: As=37°C and Af=65°C, there was a small increase of these temperatures in the deformed samples.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2750
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