Influência dos tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento artificial na dureza de uma liga de AL com 5,5% de CU produzida via metalurgia do pó / Influence of solution treating and artificial aging heat treatments in the hardness of an AL alloy with 5.5% of CU manufatured by powder metallurgy

Este trabalho apresenta o estudo dos tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento artificial realizados em uma liga de alumínio com 5,5 % de cobre produzida via metalurgia do pó e a influência destes tratamentos no aumento da dureza do material. Os pós elementares de alumínio e cobre foram inicialmente processados em um moinho de alta energia tipo SPEX por 2h, em seguida seis amostras foram compactados uniaxialmente a frio em uma prensa hidráulica, a carga de compressão utilizada foi de 14 toneladas por um tempo de 15 minutos, posteriormente as amostras foram sinterizadas em um forno a vácuo por 5h à uma temperatura de 515°C. Após sinterização, três das amostras sofreram os seguintes tratamentos térmicos: solubilização à 180°C por 2h, seguido de resfriamento por têmpera em água e envelhecimento artificial à 515ºC por 7h seguido de resfriamento à temperatura ambiente. As amostras foram submetidas ao ensaio de microdureza Vickers onde foi verificado um aumento na dureza do material de 69,22% na liga após tratamento térmico. Foram realizados experimentos de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de baixa energia dispersiva associada para caracterização microestrutural da liga, além de difração de raios-X que determinou as fases presentes na liga

Evaluation of two-step transformation in Ni-rich titanium-nickel alloys using thermal and internal friction analyses

The use of Ti-Ni memory alloys covers several fields of application such as medicine, dentistry, actuators,sensors among others. Because of the thermomechanical behavior of these materials, they are an object ofcontinuous studies and their properties are related to the occurrence of thermoelastic martensitic phase transformations.The thermal analyzes were performed using dilatometry and differential scanning calorimetry todetermine the temperatures that occurred transformations during the cooling and heating, as well as to evaluatethe influence of the thermal treatments performed by dilatometry. The thermomechanical behavior wasalso evaluated by the internal friction that measured behavior damping considering the structural and microstructuralchanges. The calorimetry measurements indicated suppression of the R phase through decompositionof precipitates of Ti3N4after the thermal treatments, that were corroborated by dilatometry and microhardness.This phase was also studied by the technique of internal friction, which showed that the mechanicaldamping coefficient increased as a function of temperature, due to the movement of the defects induced bytension.Keywords: Ti-Ni, shape-memory effect, internal friction, dilatometry, calorimetry

Etude des comportements electro-thermomécaniques et de la stabilisation martensitique d\u27alliages monocristallins à mémoire de forme base cuivre.

La résistivité électrique est largement utilisée pour l\u27étude des alliages à mémoire de forme pour sa sensibilité aux changements de structure cristalline pendant les transformations de phase de l\u27état solide. Elle est largement appliquée pour la détermination des températures de transformation, et pour l\u27influence de la précipitation par traitement isotherme à hautes températures. On peut aussi l\u27utiliser pour l\u27étude de la transformation martensitique elle-même, du processus de réorientation des variantes et de la stabilisation martensitique. Récemment, les mesures de résistivité électrique ont été couplées aux essais thermomécaniques de la transformation martensitique. Les paramètres comme la température, la contrainte, la déformation et le traitement thermique interviennent sur les mesures de résistivité. Ce couplage n\u27est pas restrictif au domaine des études scientifiques, il peut aussi permettre le contrôle en continu des alliages à mémoire de forme en tant qu\u27activateur thermique, mécanique et/ou électrique. La première partie de ce travail a constitué en la mise au point d\u27un dispositif de mesures de résistivité électrique couplé à des essais de traction pour caractériser les phénomènes liés à la mémoire de forme. Les essais des mesures de résistivité couplées ont été réalisés sur des monocristaux d\u27alliages à mémoire de forme base cuivre dans les conditions suivantes : essais à différentes températures (changement de phase de l\u27éprouvette): martensitique (T AF) et à l\u27état mixte (partiellement transformé - MF < T < MS et AS < T < AF), essais superélastiques sur des éprouvettes soumises à : différents orientations cristallographiques, différentes vitesses de déformation, transformations martensitiques successives sous contrainte, différents traitements thermiques, vieillissements en phase austénitique, martensitique et à l\u27état mixte (austénite/martensite). Les comportements des propriétés ont été analysés en fonction des mécanismes activés. Les résultats montrent que la résistivité d\u27une éprouvette à l\u27état martensitique polyvariante est différente de celle de la même éprouvette à l\u27état monovariant. Ceci peut être expliqué par une importante anisotropie de résistivité électrique du cristal de martensite. Les effets dégradants de la stabilisation martensitique constituent un obstacle au développement des alliages à mémoire de forme. L\u27utilisation industrielle du Cu-Al-Be est plus récente par rapport à celles des alliages à mémoire consacrés comme le Cu-Zn-Al. La deuxième partie de la recherche a été consacrée à l\u27étude des alliages Cu-Al-Be sur le plan de la stabilisation martensitique. Les essais ont été réalisés sur des échantillons mono et polyvariant de martensite par : calorimétrie, dilatométrie, résistivité électrique à haute température (jusqu\u27à 800ºC), essais mécaniques de flexion et mesures de résistivité électrique couplées aux essais de superélasticité. Les essais de stabilisation ont révélé une double transformation inverse anormale au cours du chauffage. Les tests ont mis en évidence qui les pics correspondent à deux types de martensite stabilisée. Le premier pic de la transformation est sensible au mécanisme de piégeage des interfaces par lacunes. Le deuxième correspond à une martensit

Etude des comportements électro-thermomécaniques et de la stabilisation martensitique d'alliages monocristallins à mémoire de forme base cuivre

La résistivité électrique est largement utilisée pour l'étude des alliages à mémoire de forme pour sa sensibilité aux changements de structure cristalline pendant les transformations de phase de l'état solide. Elle est largement appliquée pour la détermination des températures de transformation, et pour l'influence de la précipitation par traitement isotherme à hautes températures. On peut aussi l'utiliser pour l'étude de la transformation martensitique elle-même, du processus de réorientation des variantes et de la stabilisation martensitique. Récemment, les mesures de résistivité électrique ont été couplées aux essais thermomécaniques de la transformation martensitique. Les paramètres comme la température, la contrainte, la déformation et le traitement thermique interviennent sur les mesures de résistivité. Ce couplage n'est pas restrictif au domaine des études scientifiques, il peut aussi permettre le contrôle en continu des alliages à mémoire de forme en tant qu'activateur thermique, mécanique et/ou électrique. La première partie de ce travail a constitué en la mise au point d'un dispositif de mesures de résistivité électrique couplé à des essais de traction pour caractériser les phénomènes liés à la mémoire de forme. Les essais des mesures de résistivité couplées ont été réalisés sur des monocristaux d'alliages à mémoire de forme base cuivre dans les conditions suivantes : essais à différentes températures (changement de phase de l'éprouvette): martensitique (T AF) et à l'état mixte (partiellement transformé - MF AF) and to the mixed state (transformed partially - MF < T < MS and AS < T < AF), Superelastic tests on the samples submitted for different crystallographic orientations, different rates of strain, martensitic transformations successive under stress, different thermal treatments, ageing in austenitic, martensitic and mixed state (coexistence austenite/martensite) phase. Stress and resistivity behaviours were analysed alike to active process in each test. Results show in two ways that the resistivity of a single variant martensite obtained in a particular direction can be larger than the resistivity of the martensite phase with variant randomly oriented. These tests are a direct evidence of dependence of resistivity with the direction of measurement in the martensitic phase. The martensitic crystal therefore presents a large resistivity anisotropy. Degrading effects of martensitic stabilisation constitute an obstacle to the development of SMA. Industrial applications of Cu-Al-Be are still recent in relation to the other SMA. The second part of this research has been dedicated to martensitic stabilisation of the Cu-Al-Be alloys. Tests have been realised on ageing single crystals samples by calorimetric, dilatometric, ER to high temperature (until 800C), mechanical tests of bending and ER measures coupled superelasticity tests. Stabilisation tests have revealed a double peak inverse transformation during heating. These tests show obviously that the two observed peaks correspond to two different types of stabilised martensite. The first peak behaviour is similar to the one described in the literature of martensitic stabilisation SMA. The second peak corresponds for a hyperstabilised martensite. This peak is not related to a pinning mechanism because its temperature and enthalpy of transformation remains practically constant for different heat treatments. Hyperstabilised martensite seems to correspond to another phenomenon of stabilisation, as for example: disorder process during quenching.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF

Coupled stress-strain and electrical resistivity measurements on copper based shape memory single crystals

Recently, electrical resistivity (ER) measurements have been done during some thermomechanical tests in copper based shape memory alloys (SMA's). In this work, single crystals of Cu-based SMA's have been studied at different temperatures to analyse the relationship between stress (s) and ER changes as a function of the strain (e). A good consistency between ER change values is observed in different experiments: thermal martensitic transformation, stress induced martensitic transformation and stress induced reorientation of martensite variants. During stress induced martensitic transformation (superelastic behaviour) and stress induced reorientation of martensite variants, a linear relationship is obtained between ER and strain as well as the absence of hys teresis. In conclusion, the present results show a direct evidence of martensite electrical resistivity anisotropy

Thermoelastic properties on Cu-Zn-Al shape memory springs

This paper present a thermomechanical study of actuators in form of helical springs made from shape memory alloy wires that can work as actuator and/or as sensor. These abilities are due to the martensitic transformation. This transformation is a diffusionless phase transition that occurs by a cooperative atomic rearrange mechanism. In this work, helical spring actuators were manufactured from Cu-Zn-Al shape memory alloy wires. The springs were submitted to constant tensile loads and thermal cycles. This procedure allows to determine thermoelastic properties of the shape memory springs. Thermomechanical properties were analyzed during 50 thermal cycles in the temperature range from 20 to 130 °C. Results of variations in critical transformation temperatures, thermoelastic strain and thermal hysteresis are discussed based on defects rearrangement and martensitic transformation theory