Efeito das adições de gadolínio e manganês no comportamento térmico da liga cu-9%al
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Data
2016-03-02
Autores
Brazolin, Giovanna Fernandes [UNIFESP]
Orientadores
Silva, Ricardo Alexandre Galdino da Silva [UNIFESP]
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
In this work the effects of the Gd and Mn additions on thermal behavior of the Cu-9%Al alloy were studied using differential scanning calorimetry (DSC), differential thermal analysis (DTA), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), X-ray difratometry (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The results showed that for the as cast Cu-9%Al alloy the dominant phases are stable and that the presence of 3%Gd does not change the phase transformations sequence found in the Cu-9%Al alloy and it does not introduce new thermical events, but increases the decomposition rate of the martensitic ?´ phase during the heating of the Cu-9%Al-3%Gd alloy inicially as cast. The results also show that only a small fraction of Gd added in the Cu-9%Al-3%Gd alloy is dissolved in the metallic matrix, but with de Mn addition the quantity of Gd dissolved is increased. The remain fraction of the Gd atoms undissolved forms precipitates that are distributed on the matrix and presents size lower than 200 nm. The results obtained for the Cu-9%Al alloy inicially annealed indicated that the boundary line of the (?+?1) / (Cu) phases may be shifted to richer Cu field at temperatures above 320 °C. The addition of 3%Gd to the Cu-9%Al alloy decreases the relative fraction of the produced phases on the slow cooling and induces the formation of Gd rich phase. This one is totally dissolved between 500 oC and 600 oC. The addition of 10%Mn to the Cu-9%Al alloy inicially annealed decreases the eutectoid decomposition rate, thus avoinding the presence of the ?2 and ? phase at low temperatures. Because of this, the ?(DO3) and ?(L21) phases produced from ?(A2) phase become stable at low temperatures. On heating of the formed phases at low temperatures, the grains of ? phase are reordered to promote the high temperature phases formation. The presence of Gd in the Cu-9%Al-10%Mn alloy seems not introduce new phase transitions, but the Mn increases the solubility of Gd in Cu, when compared to the Cu-9%Al-3%Gd alloy. In the Cu-9%Al-10%Mn-3%Gd alloy inicially annealed Al rich regions were indentified, suggesting the presence of the ?1 phase or other phases rich in Al. The presence of Gd contributes to the increase of the (?+?1)?(?+?) reaction rate, but the ?1 phase formation on the cooling is controlled by cooling rate. For the samples inicially quenched from high temperatures in water at 0 °C, it is possible to conclude that the Gd addition to the Cu-9%Al alloy increases the ?1 decomposition rate into (?+?1) phases. In the Cu-9%Al-10%Mn alloy the formation of the ?1 phase is delayed, thus preventing the occurrence of the (?+?1)?(?+?) reaction. For the Cu-9%Al-10%Mn-3%Gd alloy inicially quenched was verified a change in the bainitic phaseprecipitation characteristics in the presence of Gd and also that the characteristics of Mn dominate on those verified to the Cu-9%Al-3%Gd alloy.
Neste trabalho os efeitos das adições de Gd e Mn no comportamento térmico da liga Cu-9%Al foram estudados usando medidas de calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise térmica diferencial (DTA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica (MO), espectroscopia por dispersão de energias de raios X (EDX) e difratometria de raios X (DRX). Os resultados obtidos para as amostras sem tratamento térmico indicaram que para a liga Cu-9%Al as fases estáveis são dominantes e que a presença de 3%Gd não altera a sequência das transformações das fases estáveis da liga binária e nem introduz novos eventos térmicos, mas aumenta a velocidade de decomposição da fase martensítica ?´ durante o aquecimento da liga Cu-9%Al-3%Gd inicialmente sem tratamento térmico. Os resultados também mostraram que apenas uma fração do Gd adicionado na liga Cu-9%Al-3%Gd é dissolvida na matriz metálica, mas com a adição de Mn a quantidade de Gd dissolvida é aumentada. O restante dos átomos de Gd não dissolvidos formam precipitados que se distribuem uniformemente sobre a matriz e possuem tamanho não superior a 200 nm. Os resultados obtidos para a liga Cu-9%Al inicialmente recozida indicaram que a linha que separa os campos das fases (?+?1) / (Cu) pode estar deslocada para a região mais rica em cobre em temperaturas acima de 320 oC. A adição de 3%Gd à liga Cu-9%Al diminui a fração relativa das fases produzidas durante o resfriamento lento e induz a formação de uma fase rica em Gd. Esta fase é totalmente dissolvida entre 500 oC e 600 oC. A adição de 10%Mn à liga binária inicialmente recozida retarda a reação de decomposição eutetóide, inviabilizando a presença das fases ?2 e ? em baixas temperaturas. Por conta disso as fases ordenadas ?(DO3) e ?(L21), formadas a partir da ?(A2) de alta temperatura, tornam se estáveis em baixas temperaturas. Durante o aquecimento das fases formadas em baixas temperaturas os grãos da fase ? se redistribuem para promover a formação das fases de alta temperatura. A presença do Gd na liga Cu-9%Al-10%Mn parece não introduzir novas transições de fase, mas o Mn aumenta a sua solubilidade no Cu quando comparado com a liga sem Mn (Cu-9%Al-3%Gd). Na liga Cu-9%Al-10%Mn-3%Gd inicialmente recozida foram identificadas regiões ricas em Al, sugerindo a presença da fase ?1 ou outras fases ricas em Al. A presença de Gd contribui para o aumento da velocidade da reação (?+?1)?(?+?), mas a formação da fase ?1 durante o resfriamento da amostra é controlada pela taxa de resfriamento. Para amostras inicialmente submetidas a têmpera a partir de temperaturas elevadas em água a 0 oC pode-se concluir que a presença do gadolínio na liga Cu-9%Al acelera a decomposição da fase ?1 em (?+?1). Na liga Cu-9%Al-10%Mn a formação da fase ?1 é retardada, impedindo a que a reação (?+?1)?(?+?) ocorra. Durante a análise da liga Cu-9%Al-10%Mn-3%Gd inicialmente submetida a têmpera foi verificada uma mudança nas características da precipitação da fase bainítica na presença do Gd e também que as características do Mn dominam sobre aquelas verificadas na liga Cu-9%Al-3%Gd.
Neste trabalho os efeitos das adições de Gd e Mn no comportamento térmico da liga Cu-9%Al foram estudados usando medidas de calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise térmica diferencial (DTA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica (MO), espectroscopia por dispersão de energias de raios X (EDX) e difratometria de raios X (DRX). Os resultados obtidos para as amostras sem tratamento térmico indicaram que para a liga Cu-9%Al as fases estáveis são dominantes e que a presença de 3%Gd não altera a sequência das transformações das fases estáveis da liga binária e nem introduz novos eventos térmicos, mas aumenta a velocidade de decomposição da fase martensítica ?´ durante o aquecimento da liga Cu-9%Al-3%Gd inicialmente sem tratamento térmico. Os resultados também mostraram que apenas uma fração do Gd adicionado na liga Cu-9%Al-3%Gd é dissolvida na matriz metálica, mas com a adição de Mn a quantidade de Gd dissolvida é aumentada. O restante dos átomos de Gd não dissolvidos formam precipitados que se distribuem uniformemente sobre a matriz e possuem tamanho não superior a 200 nm. Os resultados obtidos para a liga Cu-9%Al inicialmente recozida indicaram que a linha que separa os campos das fases (?+?1) / (Cu) pode estar deslocada para a região mais rica em cobre em temperaturas acima de 320 oC. A adição de 3%Gd à liga Cu-9%Al diminui a fração relativa das fases produzidas durante o resfriamento lento e induz a formação de uma fase rica em Gd. Esta fase é totalmente dissolvida entre 500 oC e 600 oC. A adição de 10%Mn à liga binária inicialmente recozida retarda a reação de decomposição eutetóide, inviabilizando a presença das fases ?2 e ? em baixas temperaturas. Por conta disso as fases ordenadas ?(DO3) e ?(L21), formadas a partir da ?(A2) de alta temperatura, tornam se estáveis em baixas temperaturas. Durante o aquecimento das fases formadas em baixas temperaturas os grãos da fase ? se redistribuem para promover a formação das fases de alta temperatura. A presença do Gd na liga Cu-9%Al-10%Mn parece não introduzir novas transições de fase, mas o Mn aumenta a sua solubilidade no Cu quando comparado com a liga sem Mn (Cu-9%Al-3%Gd). Na liga Cu-9%Al-10%Mn-3%Gd inicialmente recozida foram identificadas regiões ricas em Al, sugerindo a presença da fase ?1 ou outras fases ricas em Al. A presença de Gd contribui para o aumento da velocidade da reação (?+?1)?(?+?), mas a formação da fase ?1 durante o resfriamento da amostra é controlada pela taxa de resfriamento. Para amostras inicialmente submetidas a têmpera a partir de temperaturas elevadas em água a 0 oC pode-se concluir que a presença do gadolínio na liga Cu-9%Al acelera a decomposição da fase ?1 em (?+?1). Na liga Cu-9%Al-10%Mn a formação da fase ?1 é retardada, impedindo a que a reação (?+?1)?(?+?) ocorra. Durante a análise da liga Cu-9%Al-10%Mn-3%Gd inicialmente submetida a têmpera foi verificada uma mudança nas características da precipitação da fase bainítica na presença do Gd e também que as características do Mn dominam sobre aquelas verificadas na liga Cu-9%Al-3%Gd.
Descrição
Citação
BRAZOLIN, Giovanna Fernandes. Efeito das adições de gadolínio e manganês no comportamento térmico da liga cu-9%al. 2016. 87 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São José dos Campos, 2016.