Micromechanisms of fatigue crack propagation in AA7050-T7451 and AA2050-T84 alloys: microstructural effects and saline environment

Ligas de alumínio são de grande e crescente importância na indústria, principalmente naquelas que buscam excelente desempenho mecânico aliado a baixas densidades, como a indústria aeronáutica. Em decorrência da constante necessidade de redução de densidade, ligas com adição de lítio têm sido desenvolvidas. A adição de Li nas ligas de alumínio aumenta o módulo elástico e diminui a densidade. Um dos maiores problemas atuais no que diz respeito ao uso contínuo de componentes estruturais, sujeitos a carregamentos repetitivos, é o fenômeno de fadiga. Frente a este panorama, para um melhor entendimento dos fatores que alteram a resistência à propagação de trincas, neste trabalho foram estudados os micromecanismos de propagação de trincas por fadiga, associados a microestrutura e suas alterações na presença de meio salino de duas ligas de alumínio de grau aeronáutico, AA7050-T7451 (liga base) e uma liga de Al-Li denominada de AA2050-T84. Assim, foram realizados ensaios de propagação de trincas por fadiga, em ar e meio salino (3,5% em peso de NaCl), em corpos-de-prova do tipo C(T), usinados nas direções T-L e L-T, com R = 0,1. Para o entendimento da relação entre os parâmetros microestruturais, meio e resistência à fadiga, foram realizadas análise da microestrutura e do caminho da trinca por microscopia óptica e eletrônica de varredura e difração de elétrons retroespalhados (EBSD), e para avaliação do comportamento corrosivo da liga em meio salino, foram realizados ensaios de polarização potenciodinâmica. Os resultados mostraram que a liga AA2050-T84 apresentou uma maior resistência à propagação de trinca por fadiga tanto em ar quanto em meio salino, independente da orientação do corpo de prova (L-T ou T-L) quando comparada à da liga AA7050-T7451. Tal desempenho da liga AA2050-T84 foi associado ao modo de escorregamento planar, morfologia dos precipitados, finos e coerentes com a matriz, que induzem deformação heterogênea e à maior estabilidade de seu filme passivo no meio salino estudado.Aluminum alloys are one of the most important and researched in the industry, especially those seeking excellent mechanical performance with low density, such as the aeronautical industry. Aluminum-lithium alloys have attracted considerable attention in the aircraft industry because of their lower density and improved mechanical performance. Nowadays, one of the significant gaps concerning the component\'s life for the industry is fatigue. Regarding fatigue, fatigue crack propagation mechanisms were proposed from a microstructural view for two aluminum alloys, namely AA2050-T84 and AA7050-T7451. Mechanical tests, such as tensile and fatigue crack propagation tests were conducted, the latter in air and saline (3.5wt% NaCl) environments, with C(T) type specimens in T-L and L-T orientations, ratio R = 0,1. Microstructural investigations were performed using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), and electron backscattered diffraction (EBSD) along with potentiodynamic polarization tests. Results showed that AA2050-T84 alloy had superior performance regarding fatigue tests in both environments compared to AA7050-T7451 alloy. Such superior performance of AA2050-T84 alloy was attributed to planar slip, coherent precipitates that induce non-homogeneous deformation, and a more stable passive film in a saline environment