Analysis of the pre-stain effect on the cyclic mechanical properties of 7050-T6 aluminum alloy

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaAs ligas de alumínio da série 7000 são usadas num vasto número de aplicações, devido,principalmente, ao facto de combinarem elevada resistência específica, e boa resistência àcorrosão. A liga 7050 é particularmente atrativa para a conceção de componentesaeronáuticos, o que se deve às suas excelentes propriedades mecânicas, elevada resistênciaà corrosão, e boa tenacidade à fratura. Os componentes aeronáuticos são, muitas vezes,sujeitos a ciclos de carga complexos, variáveis ao longo do tempo, quer em termos de gamade tensão, quer em termos de razão de tensão. A existência de ciclos de carregamento comtensões médias não nulas pode causar deformação plástica adicional, o que pode culminarem falhas prematuras por fadiga, fenómeno responsável por cerca de 90% das roturas ocorridas em serviço.O objetivo deste trabalho é quantificar o impacto da acumulação de deformação nocomportamento da liga de alumínio 7050-T6 em regime da fadiga oligocíclica. Numa primeirafase, são efetuados ensaios em controlo de tensão, que visam a acumulação controlada dedeformação plástica. Numa segunda, são efetuados ensaios em controlo de deformação, comamplitudes variáveis entre 0.5 e 2.0%. Os resultados obtidos são posteriormente comparadoscom resultados para iguais condições de carregamento, mas estes sem pré-deformação aplicada. Após a realização dos ensaios, as superfícies de fratura são analisadas por microscopia eletrónica devarrimento (SEM) para identificação dos principais mecanismos de fratura. É também feita uma análise energética à gama de energia de energia de deformação plástica e total, bem como uma análise à microestrutura do material por difração de raios-x.The 7000 series aluminum alloys are used in a wide range of applications,mainly because they combine high specific resistance, and good resistance tocorrosion. The alloy 7050 is particularly attractive for the design of componentsaeronautics, which is due to its excellent mechanical properties, high resistancecorrosion, and good fracture toughness. The aeronautical components are,are subject to complex load cycles, varying over time, or in terms of rangeof stress, or in terms of the stress ratio. The existence of charging cycles withtensions can cause additional plastic deformation, which mayin premature failures due to fatigue, a phenomenon responsible for about 90% of the breaks that occurred in service.The objective of this work is to quantify the impact of deformation accumulation onbehavior of the 7050-T6 aluminum alloy under the low-cycle fatigue regime. In a first stress-controlled tests are carried out, aiming at the controlled accumulation ofplastic strain. In a second, strain-controlled tests are carried out, withamplitudes between 0.5 and 2.0%. The results obtained are then comparedwith results for equal loading conditions, but these without pre-deformation applied. After the tests, the fracture surfaces are analyzed by electron microscopy of(SEM) to identify the main fracture mechanisms. An energy analysis is also performed on the energy range of plastic and total deformation energy, as well as an analysis of the microstructure of the material by XRD and microscopy