Efeito da temperatura de oxidação isotérmica na vida em fadiga da liga Ti-6Al-4V

Abstract

As ligas de titânio apresentam ampla aplicação na indústria aeronáutica devido às suas propriedades, como, por exemplo, elevada resistência mecânica específica e resistência à corrosão. Na indústria aeronáutica, a liga Ti 6Al 4V é utilizada na produção de pás e discos de turbina a gás e partes estruturais da aeronave Por conta disto, tratamentos superficiais são realizados na liga, como por exemplo a oxidação térmica, para que seja possível aumentar a resistência ao desgaste. A vida em fadiga axial foi estudada após a realização de ensaios de oxidação isotérmica nas temperaturas de 350°C , 500°C e 650°C. A temperatura de 350°C foi utilizada devida à aplicação da liga no primeiro estágio de pás e discos de turbinas à jato . O objetivo do trabalho foi o estudo da variável temperatura de oxidação isotérmica no comportamento em fadiga da liga Ti 6Al 4V. A variação de massa após ensaio de oxidação isotérmica nas temperaturas de 3 50 °C , 500 °C e 650 °C foi de 0,2%, 0,7% e 0,8%, respectivamente, o que indica a presença de óxido na superfície, principalmente nas temperaturas mais elevadas. Os tratamentos de oxidação isotérmica n a s temperatura s de 3 50 °C , 500 °C e 650 °C durante 72 horas resultaram em uma redução na vida em fadiga no nível de tensão de 908 MPa de 114518 ciclos para 10402 , 4063 e 9523 ciclos, respectivamente. Os ensaios de fadiga sugerem a importância do estudo e da consideração da confiabilidade desejada visto que a oxidação tem fator preponderante na resposta da vida em fadiga da liga Ti 6Al 4V. A análise estatística de Weibull e análise de variância ANOVA das superfícies de fratura foram realizadas para análise do comportamento em fadiga.

Titanium alloys have wide application in the aeronautical industry due to their properties, such as high specific mechanical strength and corrosion resistance. In the aircraft industry, Ti-6Al4V alloy is used in the production of gas turbine blades and discs and aircraft structural parts. Because of this, surface treatments are carried out on the alloy, such as thermal oxidation, so that it is possible to increase wear resistance. Axial fatigue life was studied after isothermal oxidation tests at temperatures of 350°C, 500°C and 650°C. The temperature of 350°C was used due to the application of the alloy in the first stage of jet turbine blades and discs. The objective of this work was to study the variable isothermal oxidation temperature in the fatigue behavior of the Ti-6Al-4V alloy. The mass variation after isothermal oxidation test at temperatures of 350 °C, 500 °C and 650 °C was 0.2%, 0.7% and 0.8%, respectively, which indicates the presence of oxide on the surface, especially at higher temperatures. Isothermal oxidation treatments at temperatures of 350 °C, 500 °C and 650 °C for 72 hours resulted in a reduction in fatigue life at the stress level 908 MPa of 114518 cycles to 10402, 4063 and 9523 cycles, respectively. The fatigue tests suggest the importance of studying and considering the desired reliability, since oxidation is a preponderant factor in the fatigue life response of the Ti6Al-4V alloy. Weibull statistical analysis and ANOVA analysis of variance of fracture surfaces were performed to analyze fatigue behavior.