Comportamento em fluência da liga Ti-6Al-4V com recobrimento como forma de barreira térmica (TBC) depositado por aspersão térmica seguido de refusão por laser

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Freitas, Filipe Estevão [UNIFESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Fluência; Ligas de titânio; Recobrimento como forma de barreira térmica; Refusão por laser
• Link de acesso: https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=9307279; https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/60912

As ligas de titânio têm sido aplicadas em componentes aeronáuticos devido, principalmente, à sua relação de alta resistência e baixa densidade. Os revestimentos de barreira térmica (TBC) de zircônia estabilizada com ítria (YSZ), depositados por aspersão térmica (APS), aumentam o rendimento das palhetas de turbinas por proporcionar temperaturas de operação mais altas. A modificação por laser da camada YSZ é uma técnica que tem sido investigada para melhorar as propriedades de componentes com TBCs. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento em fluência da liga de Ti-6Al-4V com recobrimento como forma de barreira térmica depositado por APS seguido de tratamento de refusão por laser de CO2. Foram investigados dois diferentes recobrimentos comerciais e a caracterização antes e após a refusão por laser foi realizada por microscopias óptica e eletrônica de varredura, perfilometria óptica e difratometria de raios X, e analisou-se a resistência à oxidação das amostras. Realizou-se ensaios mecânicos de microdureza e de fluência na modalidade de temperatura e carga constantes nas faixas de 500 a 700 ºC e 125 a 319 MPa. O tratamento de refusão por laser gerou uma camada densa e sem poros de espessura entre 35 e 40 μm a partir da superfície, com redução de cerca de 80% da rugosidade, formação predominante da fase t' e aumento de, aproximadamente, o dobro do valor de dureza em relação à camada como aspergida. As amostras tratadas por laser apresentaram maior resistência à oxidação, com redução de cerca de 30% no ganho de massa após 550 horas. Em um dos recobrimentos comerciais, utilizando refusão por laser em duas etapas de 0,23 e 0,50 J/mm2, as amostras apresentaram menor resistência à fluência em relação àquelas como aspergidas em todas as condições ensaiadas. Em outro recobrimento comercial, utilizando refusão por laser numa única etapa de 1,05 J/mm2, a taxa de fluência estacionária na condição de 600 ºC e 125 MPa reduziu em 50% e, nas demais condições a 500 e 600 ºC, o tempo de vida até a ruptura dos corpos de prova aumentou, em média, 20%. Sugere-se que o mecanismo dominante em todos os casos é o mecanismo de deslizamento e escalagem de discordâncias. Observou-se fraturas tipicamente dúcteis formada por microcavidades equiaxiais. Conclui-se que, após a refusão por laser dos dois diferentes recobrimentos comerciais, a camada refundida é influenciada consideravelmente pelos parâmetros utilizados no tratamento por laser, definindo suas características e propriedades. Pode-se associar essas características diretamente ao comportamento em fluência, tanto para o aumento, quanto para a redução da vida em fluência. Desse modo, diferentes parâmetros de laser e técnicas para redução de trincas superficiais podem ser investigados a fim de mudar as características da camada refundida e aumentar a vida em fluência das amostras. Destaca-se, também, que o processo de refusão por laser do TBC é efetivo para melhorar a resistência à oxidação do substrato.