Efeito da pré-deformação e Shot Peening na tenacidade à fratura e propagação de trinca por fadiga da liga de alumínio 7475-T7351, de aplicação aeronáutica.

Abstract

As ligas de alumínio são largamente utilizadas em projetos aeronáuticos em função da boa resistência mecânica associada com sua baixa densidade. Dentre elas, a liga 7475-T7351 é utilizada devido ao seu bom comportamento em termos de propagação de trinca de fadiga e seus elevados valores de tenacidade à fratura. Os efeitos da pré-deformação e shot peening na propagação de trinca por fadiga e tenacidade à fratura dessa liga foram investigados. Ensaios com amplitude constante foram realizados para duas razões de tensão R objetivando também mostrar os efeitos dessa variável no comportamento do material. Os resultados mostram que, tanto a resistência à propagação de trinca de fadiga quanto a tenacidade à fratura do material, diminuem na medida em que se aumenta a quantidade de pré-deformação. O mesmo efeito é observado para o aumento da razão de tensão R. Por outro lado, o tratamento por shot peening mostrou ser efetivo para a melhoria das características estudadas. Em relação à propagação de trinca, os efeitos da pré-deformação e do shot peening foram mais pronunciados para a região do limiar ΔKth. Apesar da diferença do comportamento para essas condições, não foi observada mudança significativa na microestrutura do material. O material apresentou fratura dúctil típica das ligas de alumínio, com alvéolos associados com inclusões, algumas vezes fraturadas por deformação. A propagação da trinca de fadiga ocorreu de forma transgranular em toda a extensão do corpo-de-prova, apresentando bifurcação para velocidades de propagação correspondentes à região linear da curva da/dN x ΔK, e aspecto mais plano na região do limiar ΔKth. Na região do limiar ΔKth a superfície de fratura apresentou platôs alongados e, na região de transição, a superfície de fratura foi mais plana, com o aparecimento de estrias de fadiga e bifurcações de trincas. A região superficial da amostra tratada por shot peening apresentou um típico travamento de trincas por tensões compressivas. Os modelos de Paris-Erdogan e Collipriest foram empregados e os resultados experimentais mostraram uma boa concordância com os mesmos. A aplicação do modelo de Collipriest confirma a sua relevância, principalmente quando reduções de peso e de custos são considerações importantes de projeto. Além disso, os valores ΔKth encontrados mostraram grande concordância com o mesmo. Este modelo também apresenta uma característica menos conservativa par a região do limiar ΔKth, em relação ao modelo de Paris-Erdogan, no entanto sem comprometer os aspectos de segurança. Além disso, o modelo de Collipriest apresenta recursos matemáticos para ajustar os dados com grande confiabilidade.