Influência do processamento por deformação plástica severa na oxidação do magnésio
Data
2020-08-31
Autores
Melo, Samantha Sousa De 
Orientadores
Andreani, Gisele Ferreira De Lima
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Magnesium is one of the lightest structural metals and its alloys have important applications in the automotive and aerospace industry, where the use of lightweight materials results in low fuel consumption (reducing pollutant emissions and global warming), and they have the potential for hydrogen storage application (in form of hydrides). The disadvantages of magnesium are the low melting point (650 ° C) and the high rate of corrosion and of oxidation, which degrade its mechanical and hydrogenation properties. The severe plastic deformation (SPD) processes, such as angular channel extrusion (ECAP) and cold rolling (CR), can produce ultrafine grains or nanostructures, but in bulk forms, where lower surface/volume ratio and specific textures contribute for air (oxidation) resistance. The objective of this work was to submit the commercial pure magnesium to processing routes of ECAP and ECAP+CR, and to study the relationship between the structures and oxidation resistances. The processed samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), and the oxidation resistance was investigated by thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). The ECAP process promoted grain refinement in all tested conditions (varing: temperature 25 and 300°C; dies; numbers of passes 1, 4 and 8; and thicknesses). Between all conditions of ECAP and route (ECAP or ECAP+CR), the best result was obtained for the sample submitted to ECAP at 300°C and 4 passes (with grain size of ~32 nm and higher orientation along (101) plan) that presented the highest ignition temperature (778°C), being this 188°C higher than the values reported in the literature for powders, and 120°C higher than as received ingot. The results suggest that the microstructure and the preferred orientation along (101) plan are related with ignition temperatures and with MgO stabilization, which reflects in the oxidation rate. After the ECAP, samples with different thicknesses exhibited oxidation results that were in close proximity to each other.
O magnésio é um dos metais estruturais mais leves e suas ligas têm importantes aplicações na indústria automotiva e aeroespacial onde o uso de materiais leves resulta em um baixo consumo de combustível (diminuindo a emissão de poluentes e aquecimento global), e tem potencial de aplicação no armazenamento de hidrogênio (na forma de hidretos). As desvantagens do magnésio são o baixo ponto de fusão (650 °C) e a alta taxa de corrosão e de oxidação, que degradam suas propriedades mecânicas e de hidrogenação. Os processos de deformação plástica severa (SPD), como a extrusão em canal angular (ECAP) e a laminação repetitiva (CR), produzem grãos ultrafinos ou nanoestruturas, mas em formas maciças, onde a menor relação superfície/volume e texturas específicas contribuem para a resistência ao ar (à oxidação). O objetivo deste trabalho foi submeter o magnésio puro comercial às rotas de processamento de ECAP e ECAP+CR, e estudar as relações entre as estruturas e as resistências à oxidação. As amostras processadas foram caracterizadas por difratometria de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a resistência à oxidação foi investigada por termogravimetria (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). O processamento por ECAP promoveu refinamento de grão em todas as condições testadas (variando: temperatura 25 e 300°C; matrizes, número de passes 1, 4 e 8; e espessuras). Dentre todas as condições de processamento por ECAP e rotas (ECAP ou ECAP+CR), o melhor resultado foi obtido para a amostra submetida ao ECAP à 300°C e 4 passes (com tamanho de grão de ~ 32 nm e maior orientação no plano (101)), que apresentou maior a temperatura de ignição (778°C), sendo esta 188°C acima dos valores reportados na literatura para pós, e 120°C acima da do lingote como recebido. Os resultados sugerem que existe relação entre a microestrutura e a orientação preferencial no plano (101) com as temperaturas de ignição e a estabilização do MgO que reflete na taxa de oxidação. Após o ECAP, amostras com diferentes espessuras exibiram resultados de oxidação que foram muito próximos entre si.
O magnésio é um dos metais estruturais mais leves e suas ligas têm importantes aplicações na indústria automotiva e aeroespacial onde o uso de materiais leves resulta em um baixo consumo de combustível (diminuindo a emissão de poluentes e aquecimento global), e tem potencial de aplicação no armazenamento de hidrogênio (na forma de hidretos). As desvantagens do magnésio são o baixo ponto de fusão (650 °C) e a alta taxa de corrosão e de oxidação, que degradam suas propriedades mecânicas e de hidrogenação. Os processos de deformação plástica severa (SPD), como a extrusão em canal angular (ECAP) e a laminação repetitiva (CR), produzem grãos ultrafinos ou nanoestruturas, mas em formas maciças, onde a menor relação superfície/volume e texturas específicas contribuem para a resistência ao ar (à oxidação). O objetivo deste trabalho foi submeter o magnésio puro comercial às rotas de processamento de ECAP e ECAP+CR, e estudar as relações entre as estruturas e as resistências à oxidação. As amostras processadas foram caracterizadas por difratometria de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a resistência à oxidação foi investigada por termogravimetria (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). O processamento por ECAP promoveu refinamento de grão em todas as condições testadas (variando: temperatura 25 e 300°C; matrizes, número de passes 1, 4 e 8; e espessuras). Dentre todas as condições de processamento por ECAP e rotas (ECAP ou ECAP+CR), o melhor resultado foi obtido para a amostra submetida ao ECAP à 300°C e 4 passes (com tamanho de grão de ~ 32 nm e maior orientação no plano (101)), que apresentou maior a temperatura de ignição (778°C), sendo esta 188°C acima dos valores reportados na literatura para pós, e 120°C acima da do lingote como recebido. Os resultados sugerem que existe relação entre a microestrutura e a orientação preferencial no plano (101) com as temperaturas de ignição e a estabilização do MgO que reflete na taxa de oxidação. Após o ECAP, amostras com diferentes espessuras exibiram resultados de oxidação que foram muito próximos entre si.