Microstructural and mechanical characterization of AA8011 commercial aluminum alloy welded by GTAW and LASER processes aiming at the study of the mechanisms

Chapas de alumínio AA8011 comercial foram soldadas sem metal de adição pelos processos TIG e LASER Nd:YAG com o objetivo de avaliar a microestrutura e as propriedades mecânicas das juntas. Para caracterização química e microestrutural foram realizadas análises por espectrometria de emissão óptica (EEO), microscopia óptica com luz polarizada (MO), microscopia eletrônica de varredura com microanálise por espectroscopia de energia dispersiva, microscopia eletrônica de transmissão (MET-EDS), espectrometria de difração de raio-X e calorimetria exploratória diferencial. Para a avaliação de porosidade, foram realizadas análises de tomografia industrial e para a caracterização mecânica das juntas foram realizados o mapa de microdureza, o ensaio de tração e a análise térmica mecânico-dinâmica (atrito interno). Os resultados das análises químicas permitiram constatar que não houve evaporação dos elementos de liga e a razão Fe:Si na dos cordões teve leve aumento. A partir das análises por MO e mapa de dureza identificou-se a ZTA do cordão LASER. Apenas os cordões LASER apresentaram poros esféricos resultantes do colapso da cavidade formada pelo feixe LASER. Os cordões TIG apresentam grãos equiaxiais com a formação de um macrogrão e a ZTA com grãos lamelares. Enquanto zona fundida dos cordões LASER apresentou grãos equiaxiais e lamelares e a ZTA com refinamento de grãos. No cordão TIG predominam as fases estáveis -Al13Fe4 e -Al5FeSi e no cordão LASER a fase estável -Al8Fe2Si e tendo sido identificados traços das fases metaestáveis Al6Fe e Al2FeSi. O desempenho à tração das juntas LASER foi similar ao das juntas TIG, pois o rompimento dos corpos de prova ocorreu na ZTA próxima ao metal base.Commercial AA8011 aluminum sheets were welded without filler metal by GTAW and LBW to evaluate the microstructural and mechanical properties of joints. For chemical and microstructural characterization, analyzes were carried by optical emission spectrometry, optical microscopy with polarized light, scanning electron microscopy with microanalysis by energy dispersive spectroscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and differential scanning calorimetry. Industrial X-ray tomography was conducted for porosity evaluation, and for the mechanical characterization of the welded joints, micro hardness map, tensile test, and dynamic-mechanical analysis (DMA) were performed. Chemical analysis showed that there was an increase Fe:Si ratio on the weld and no have evaporation of the alloy elements. Cross-section analysis and hardness map contribute to identify the thermal effect zone in LBW. Only LBW showed spherical pores these are from keyhole collapse. GTAW had a fused region with equiaxed grains and one macro grain, and HAZ with lamellar grains. While LBW fused region had equiaxed grains and lamellar grains, and HAZ with grain refinement. -Al13Fe4 and -Al5FeSi were the main stable phases in GTAW and -Al8Fe2Si in LBW where also has found residual Al6Fe and Al2FeSi metastable phases. GTAW and LBW performance was the same in tensile test because the cracks occurred in HAZ near base meta