Efeito do tratamento térmico nas temperaturas de transformação de fase de uma liga NiTi pseudoelástica visando aplicações aeroespaciais

Abstract

Ligas com memória de forma apresentam a capacidade de recuperar seu estado inicial após sofrer grandes deformações (8% em ligas NiTi). Dentre as várias características dessas ligas, duas se destacam: o efeito memória de forma e a transformação pseudoelástica. Sendo esta última o foco deste trabalho. A liga 𝑁𝑖55𝑇𝑖45, objeto de estudo, foi adquirida comercialmente na empresa Memory Metalle sem efeito pseudoelástico. O fabricante sugere que a temperatura de tratamento para garantir o efeito pseudoelástico oscile entre 500 e 550 ∘C por um tempo de encharque entre 10 e 20 minutos com posterior resfriamento brusco na água. Considerando que tanto a temperatura como o tempo de encharque modificam as propriedades deste tipo de liga, neste trabalho optou-se por abranger as faixas dadas pelo fabricante e verificar experimentalmente a mudança de seu efeito pseudoelástico via calorimetria diferencial de varredura (DSC). O tratamento térmico foi realizado nas seguintes temperaturas: 500, 525 e 550 ∘C, com tempos encharque de 10, 15 e 20 minutos, totalizando oito amostras de estudo. Após a realização do ensaio DSC, pôde-se averiguar quais amostras apresentaram menor ou maior área de histerese térmica da transformação (AP - MP ) a temperaturas menores do que 17 ∘C com o intuito de evitar transformação de fase espontânea a temperatura ambiente. Ao finalizar as análises DSC, foi selecionada a amostra tratada a 525 ∘C por tempo de 10 minutos para posteriores caracterizações por ter apresentado valor de histerese térmica de 65 ∘C e temperatura final de transformação Austenítica de 8,42 ∘C com grande potencialidade para ser aplicada em acopladores. A caracterização mecânica da amostra escolhida foi subdividida em duas etapas, uma voltada à fadiga funcional e a outra a voltada à fadiga estrutural na presença de concentradores de tensão. Para ambos os testes de fadiga, foram escolhidas análises de deformação-vida (𝜖 −𝑁) com deformações de 2, 4, 6 e 8%. Nos testes de fadiga funcional foram selecionados os primeiros 50 ciclos para cada deformação e então analisados. Nos testes de fadiga estrutural na presença de concentradores de tensão os testes foram conduzidos até a fratura. Ao final dos 50 ciclos, pôde-se observar a diminuição da área de histerese à medida que os ciclos aumentam. Sendo essa diminuição mais acentuada para deformações de 6 e 8%. Realizando a comparação entre os resultados experimentais com os resultados analíticos obtidos através da equação de Coffin-Manson foi verificado que os concentradores de tensão modificam significativamente a vida em fadiga desse tipo de materiais.