6.24 A number of aluminium-silicon alloys have a structure that includes sharp-edged plates of brittle silicon in the softer, more ductile aluminium matrix. Would you expect these alloys to be notch-sensitive in an impact test? Would you expect these alloys to have good toughness? Explain your answers.

Passo 1

O enunciado descreve ligas de alumínio-silício em que a fase de silício forma placas com arestas vivas embutidas na matriz mais dúctil de alumínio. A pergunta é sobre a sensibilidade a entalhes (notch sensitivity) em teste de impacto e sobre o comportamento de tenacidade (toughness) dessas ligas. Para resolver precisamos recorrer aos conceitos de concentração de tensões em entalhes, início de trinca em fases frágeis e à definição de tenacidade à fratura.

Passo 2

Notch sensitivity refere-se à tendência de um material ter sua resistência ou energia absorvida reduzida acentuadamente na presença de entalhes ou defeitos. Nas ligas Al–Si, as placas de silício são frágeis e apresentam arestas vivas que atuam como concentradores de tensão, promovendo iniciação de microtrincas mesmo sob escoamentos moderados. Logo, qualquer entalhe artificial do ensaio de impacto vai “se comunicar” com essas microtrincas e facilitar a propagação de trinca, reduzindo significativamente a energia absorvida.

Passo 3

A tenacidade (toughness) mede a quantidade de energia que o material consegue absorver antes da fratura. Em ligas com fases frágeis distribuídas em forma de placas afiadas, o balanço plástico–frágil se inclina para a frágil: as placas de silício não deformam plasticamente, não promovem invariavelmente um grande encruamento nem dissipa energia por cavitação ou deformação em grande escala. Assim, a propagação de trincas ocorre quase que imediatamente após a nucleação, resultando em baixa tenacidade.

Passo 4

Concluímos que as placas afiadas de silício funcionam como fontes de trincas e concentradores de tensão. Isso faz com que a liga seja altamente sensível a entalhes em teste de impacto e, ao mesmo tempo, apresente baixa capacidade de absorver energia antes da fratura, ou seja, baixa tenacidade.

Resposta

Sim, essas ligas são notch-sensitive em um teste de impacto.
Não, essas ligas não têm boa tenacidade.

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