p Um estudo pioneiro no mundo realizado por engenheiros da Monash University demonstrou melhorias na vida à fadiga de ligas de alumínio de alta resistência em 25 vezes - um resultado significativo para a indústria de manufatura de transporte. p Publicado hoje (quinta-feira, 15 de outubro de 2020) na prestigiosa revista Nature Communications , pesquisadores demonstraram que o fraco desempenho em fadiga de ligas de alumínio de alta resistência era devido a elos fracos chamados de 'zonas livres de precipitados' (PFZs).

p A equipe liderada pelo professor Christopher Hutchinson, Professor de Ciência e Engenharia de Materiais na Monash University na Austrália, foi capaz de fazer microestruturas de liga de alumínio que podem curar os elos fracos durante a operação (ou seja, uma forma de autocura).

p A melhoria na vida útil das ligas de alumínio de alta resistência pode ser 25 vezes em comparação com as ligas de última geração.

p As ligas de alumínio são a segunda liga de engenharia mais popular em uso hoje. Comparado ao aço, eles são leves (1/3 da densidade), não magnético e tem excelente resistência à corrosão.

p Ligas de alumínio são importantes para aplicações de transporte porque são leves, que melhora a eficiência do combustível. Mas, suas propriedades de fadiga são notoriamente fracas em comparação com aço de resistência semelhante.

p O professor Hutchinson disse que, ao usar ligas de alumínio para transporte, o projeto deve compensar as limitações de fadiga das ligas de alumínio. Isso significa que mais material é usado do que os fabricantes gostariam e as estruturas são mais pesadas do que gostaríamos.

p "Oitenta por cento de todas as falhas de liga de engenharia são devido à fadiga. A fadiga é uma falha devido a uma tensão alternada e é um grande negócio na indústria de manufatura e engenharia, "Professor Hutchinson disse.

p "Pense em pegar um clipe de papel de metal nas mãos e tentar quebrá-lo. Não é possível. No entanto, se você dobrar de uma maneira, depois o outro, e para a frente e para trás várias vezes, o metal vai quebrar.

p "Isso é 'falha por fadiga' e é uma consideração importante para todos os materiais usados ​​em aplicações de transporte, como trens, carros, caminhões e aviões. "

p O fracasso por fadiga ocorre em etapas. O estresse alternativo leva à microplasticidade (passando por mudanças permanentes devido ao estresse) e ao acúmulo de danos na forma de uma localização de plasticidade nos elos fracos do material.

p A localização plástica catalisa uma fissura por fadiga. Essa rachadura cresce e leva à fratura final.

p Usando AA2024 disponível comercialmente, Ligas de alumínio AA6061 e AA7050, os pesquisadores usaram a energia mecânica transmitida aos materiais durante os primeiros ciclos de fadiga para curar os pontos fracos da microestrutura (os PFZs).

p Isso atrasou fortemente a localização de plasticidade e o início de rachaduras de fadiga, e viu vidas e forças de fadiga aumentadas.

p O professor Hutchinson disse que essas descobertas podem ser significativas para a indústria de manufatura de transporte, pois a demanda por combustível eficiente, aeronaves leves e duráveis, carros, caminhões e trens continuam a crescer.

p "Nossa pesquisa demonstrou uma mudança conceitual no projeto microestrutural de ligas de alumínio para aplicações de carregamento dinâmico, " ele disse.

p "Em vez de projetar uma microestrutura forte e esperar que ela permaneça estável pelo maior tempo possível durante o carregamento de fadiga, reconhecemos que a microestrutura será alterada pelo carregamento dinâmico e, portanto, projetou uma microestrutura inicial (que pode ter menor resistência estática) que mudará de tal forma que seu desempenho à fadiga seja significativamente melhorado.

p "Nesse sentido, a estrutura é treinada e o cronograma de treinamento é usado para curar os PFZs que, de outra forma, representariam os pontos fracos. A abordagem é geral e pode ser aplicada a outras ligas endurecidas por precipitado contendo PFZs para as quais o desempenho à fadiga é uma consideração importante. "