Refino de grão

O que se refere como eficiência no refino de grão nas discussões seguintes é a redução percentual do tamanho de grão. Comparando os presentes resultados com os de outros trabalhos é possível enfatizar alguns aspectos principais. O primeiro é que através do processamento do magnésio comercialmente puro por ECAP é possível refinar significativamente a estrutura de grãos desse material. No presente trabalho partindo de um tamanho médio de grãos de 480 µm foi possível chegar a um tamanho médio de grãos de 5,6 µm que equivale a uma redução de 98,8% no tamanho médio de grão. O material foi previamente laminado a 400 ºC e a espessura foi reduzida de 10 mm para 4,7 mm em seguida foram realizados 4 passes de ECAP sendo que os 2 primeiros passes foram realizados a 200 ºC e os 2 últimos passes a 180 ºC. O processamento foi realizado seguindo a rota C, utilizando uma matriz com ângulo de interseção Φ = 135º.

Também no presente trabalho à partir do material fundido com tamanho médio de grão igual a 480 µm foi possível chegar a um tamanho médio de grão de 5 µm que equivale a uma redução de 99% no tamanho médio de grão. O material foi previamente laminado a 400 ºC com redução da espessura de 5 mm para 1 mm seguida de 4 passes ECAP a 200 ºC. O material foi processando seguindo a rota C em uma matriz com ângulo de interseção Φ = 135º.

34 No trabalho de Gan et al. (2009) partindo de um tamanho médio de grão de 900 µm após 4 passes pela matriz de ECAP com ângulo de interseção Φ = 90º a 350 ºC também seguindo a rota C, foi possível chegar a um tamanho médio de grão igual a 38 µm que equivale a uma redução de 95,8% no tamanho médio de grão. A menor redução no tamanho de grão alcançado no processamento feito por Gan et al. (2009) se comparado ao do presente trabalho pode ser explicada pela diferença da temperatura de processamento. O refino de grão não é muito eficiente quando o processamento é realizado em temperaturas altas por causa dos fenômenos de recristalização e crescimento de grãos que ocorrem de forma acentuada nessas temperaturas (YAMASHITA et al., 2001).

Biswas et al. (2010), partindo de um tamanho médio de grão de 21 µm conseguiram ao final do segundo passe de ECAP um material com tamanho médio de grão de 6,3 µm que equivale a uma redução de 70% no tamanho médio de grão. Nesse trabalho o magnésio comercialmente puro previamente laminado foi processado em uma matriz com Φ = 90º a 250 ºC seguindo a rota A. Como o tamanho médio de grão inicial tem um valor muito próximo ao do material laminado até 4,7 mm de espessura utilizado no presente trabalho e o tamanho médio de grão alcançado nos dois trabalhos também foi muito próximo. Biswas et al. (2010) conseguiram praticamente o mesmo refino de grão que o presente trabalho realizando apenas a metade dos passes. Tais resultados podem ser explicados pelo uso da matriz de Φ = 90º que segundo as equações 3.1 e 3.2 gera a cada passe o dobro da deformação mecânica, se comparada com a matriz de Φ = 135º. Os mesmos autores reduziram gradativamente a temperatura do processamento a partir do quinto passe. Foram realizados 8 passes de ECAP sendo que oitavo passe foi realizado na temperatura ambiente. Ao término do processamento foi possível chegar a um tamanho médio de grão de 250 nm.

Li et al. (2011), utilizando pressão contrária processaram o magnésio comercialmente puro em uma matriz com Φ = 90º a 200 ºC seguindo a rota C. Partindo de um tamanho de grão inicial de 980 µm chegaram a um tamanho médio de grão de 7 µm que equivale a uma redução de 99,3% no tamanho médio de grão.

35 O maior refino de grão se comparado ao presente trabalho pode ser justificado pelo uso da matriz de Φ = 90º que gera, como previsto pelas equações 3.1 e 3.2, uma deformação mecânica maior no material.

6.2 Propriedades mecânicas

Outro aspecto importante a ser salientado é o aumento da ductilidade do material e a redução da resistência mecânica, que aparentemente acompanham o refino da micro estrutura. Analisando os dados da figura 5.5, no ensaio de tração à temperatura ambiente 25ºC (298K), o material apenas laminado chegou a uma deformação de aproximadamente 7%. Já o material laminado e processado por ECAP alcançou uma deformação de quase 10%. Tais resultados aparentemente contradizem a relação de Hall-Petch, pois o material processado por laminação seguida de ECAP possui um tamanho de grão menor e uma resistência mecânica também menor se comparado com o mesmo material apenas laminado. De acordo com Agnew et al. (2004) esse comportamento se deve à textura desenvolvida durante as etapas de processamento e depende da direção em que os ensaios de tração são realizados.

Esse mesmo comportamento pode ser verificado nos resultados de Gan et al. (2009) onde o material inicialmente sem processamento algum, no ensaio de tração, chegou a uma deformação de quase 4% e o mesmo material processado por ECAP chegou a uma deformação de quase 6%.

Analisando os resultados dos ensaios de tração, utilizando várias taxas de deformação (figura 5.7), nas curvas referentes aos ensaios realizados com taxa de deformação 10-3 s-1 e 10-4 s-1, não é possível notar o aumento da ductilidade. Para essas taxas de deformação tanto o magnésio laminado quanto o processado por ECAP chegaram a deformações máximas em torno de 7,5%. Porém o ensaio feito com o material processado por ECAP utilizando uma taxa de deformação de 10-6 s-1 alcançou uma deformação muito maior que a dos outros, passando de 15% sem o corpo de prova romper. Tal comportamento sugere que a ductilidade aumenta com a

36 redução da taxa de deformação, mas os resultados encontrados nesse trabalho não são conclusivos.

Os valores do coeficiente de sensibilidade à taxa de deformação encontrados, utilizando ensaios com taxa de deformação variável e ensaios com diferentes taxas de deformação, foram muito próximos. Del valle e Ruano (2006), ao determinarem o coeficiente de sensibilidade a taxa de deformação para uma liga AZ31 em ensaios realizados à 300K, 325K e 350 K, verificaram que o valor de m aumenta com a temperatura e com a tensão. Os valores de m para o magnésio comercialmente puro, encontrados no presente trabalho, sugerem que esse coeficiente tem um valor muito pequeno se determinado em ensaios feitos em temperatura ambiente. Levando-se em conta as precisões nas medidas de tensão e deformação durante o ensaio de tração e o erro experimental gerado no cálculo do coeficiente m não é possível determinar, através dos ensaios de tração feitos em temperatura ambiente, se depois do processamento do magnésio puro por ECAP ouve um aumento da sensibilidade à taxa de deformação.

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7. CONCLUSÕES

O uso da laminação como uma etapa intermediária de processamento, para fazer um refino prévio da microestrutura do magnésio comercialmente puro é um caminho possível para processar esse material por ECAP em temperaturas moderadas em torno de 0,5 TF, e também de se obter uma estrutura de grãos refinada e

homogênea.

Através do processamento por laminação seguida de tratamento termo-mecânico de ECAP é possível melhorar a ductilidade do magnésio comercialmente puro. O aumento da ductilidade é sempre acompanhado de uma redução da tensão de escoamento do material.

A sensibilidade à taxa de deformação tanto para o magnésio puro laminado quanto para o laminado seguido de ECAP possuem valores muito próximos na temperatura ambiente.

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8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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