Caracterização morfológica, estrutural, mecânica e tribológica da liga Ti-6Al-4V produzida por LENS e comercial

Abstract

A liga Ti-6Al-4V é amplamente utilizada na indústria aeroespacial devido as suas propriedades mecânicas. As propriedades mecânicas, por sua vez estão relacionadas a microestrutura que é fortemente influenciada pelo processo de fabricação e tratamentos pós?processamento. Neste sentido, este trabalho tem o intuito de estudar a microestrutura e as propriedades mecânicas de amostras de Ti-6Al-4V produzidas por LENS (Laser Engineered Net Shaping) e de maneira convencional. Para estudar as propriedades mecânicas foram realizados os ensaios de dureza Vickers, técnica de exitação por impulso, flexão, indentação instrumentada e tribologia. Para a análise microestrutural foram realizados os ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-X (DRX). Os resultados mostraram a presença da fase a? para a amostra de Ti-6Al-4V produzida por LENS e a+ß para a amostra produzida pelo método convencional. As amostras da liga Ti-6Al-4V produzidas por LENS apresentaram valores maiores de dureza Vickers e por indentação instrumentada (352,5±25,3 HV; 4,3±0,1 GPa) comparada as amostras produzidas pelo método convencional (326,9±17,8 HV; 3,6±0,1 GPa). Os valores para o módulo de elasticidade pelas técnicas de excitação por impulso, indentação instrumentada e ensaio mecânico de flexão para a liga Ti-6Al-4V produzida por LENS foram respectivamente (113,5±2,9 GPa; 126,2±2,3 GPa; 79,6±2,7 GPa) e para o método convencional (102,3±0,5 GPa; 115,1±2,6 GPa; 70,4±3,3 GPa). O limite de resistência à flexão apresentou valores similares para a amostra produzida por LENS (2,32±0,09 GPa) e para o método convencional (2,20±0,09 GPa). A amostra da liga Ti-6Al-4V produzida por LENS revelou uma taxa de desgaste 29% menor comparada a mesma liga produzida pelo método convencional.

Abstract : The Ti-6Al-4V alloy is widely used in the aerospace industry because of its mechanical properties. The mechanical properties are related to microstructure that is strongly influenced by the manufacturing process and post-processing treatments. In this way, this work aims to study the microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V alloy samples produced by LENS (Laser Engineered Net Shaping) and by conventional method. In order to study the mechanical properties were carried out the Vickers hardness tests, impulsive excitation of vibration technique, bending, indentation and tribology. For the microstructural analysis were carried out the scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results showed the presence of the a? phase for the samples of Ti-6Al-4V alloy produced by LENS and a + ß for the samples produced by the conventional method. The Ti-6Al-4V alloy samples produced by LENS showed higher values of Vickers hardness and indentation (352.5 ± 25.3 HV, 4.3 ± 0.1 GPa) compared to the samples produced by the conventional method (326.9 ± 17.8 HV, 3.6 ± 0.1 GPa). The values for the modulus of elasticity by the impulse excitation of vibration technique, indentation and bending techniques for samples of Ti-6Al-4V alloy produced by LENS were respectively (113.5 ± 2.9 GPa, 126.2 ± 2.3 GPa, 79, 6 ± 2.7GPa) and for the conventional method (102.3 ± 0.5 GPa, 115.1 ± 2.6 GPa, 70.4 ± 3.3 GPa). The flexural strength limit presented similar values for the sample produced by LENS (2.32 ± 0.09 GPa) and for the conventional method (2.20 ± 0.09 GPa). The sample of Ti-6Al-4V alloy produced by LENS showed a 29% lower wear rate compared to the same alloy produced by the conventional method.