Este projeto tem como objetivo principal o dese...este projeto tem como objetivo principal o desenvolvimento de técnicas de autorreparo (self-healing) em estruturas aeronáuticas, baseado em compósito laminado de liga de al e constituinte eutético reforçado com fios de liga de efeito memória de forma. a atuação do proponente se dará nesta última linha de desenvolvimento, para a qual se apresenta uma sucinta descrição. trata-se de uma continuação do projeto 201610460. esta nova submissão decorre do fato de que nem todas as atividades propostas naquela oportunidade foram realizadas, especialmente aquelas relativas á obtenção do compósito com capacidade de autorreparo pretendido. introdução: este projeto tem como objetivo principal o desenvolvimento de técnicas de autorreparo (self-healing) em estruturas aeronáuticas, baseado em compósito laminado de liga de al e constituinte eutético reforçado com fios de liga de efeito memória de forma. a atuação do proponente se dará nesta última linha de desenvolvimento, para a qual se apresenta uma sucinta descrição. descrição sucinta do projeto: nas últimas décadas foram propostos três principais caminhos para o desenvolvimento de sistemas metálicos ou compósitos com matriz metálica com capacidade de autorreparo. o primeiro que se distingue por sua natureza autônoma e intrínseca, foi designado de mecanismo de “prevenção de dano” pois a ideia seria de restringir o crescimento de defeitos pelo fenômeno da precipitação dinâmica a partir de uma liga supersaturada (sub-envelhecida). uma seleção adequada de solutos em supersaturação permitiria impor tensões compressivas associadas a precipitação no sentido de fechamento de uma trinca de fadiga. ou seja, a microestrutura respondendo favoravelmente às condições de serviço teria sua vida útil aumentada por rejuvenescimento microestrutural (1,2,3,4). as informações levantadas da literatura indicam a aplicação deste mecanismo para ligas de alumínio endurecidas artificialmente t6, para as quais a resistência à corrosão ainda seria um fator limitante em algumas aplicações aeronáuticas. uma segunda via trata do desenvolvimento de compósitos de matriz metálica (mmc), explorando o reforço da matriz com micro-fibras ou fios de liga com efeito de memória de forma (lmf) tal como nitinol (niti) (5,6), que possui a capacidade de recuperar sua forma original após certa deformação, quando aquecido acima de uma temperatura crítica. assim, no caso de um trincamento no compósito, um aquecimento externo ativaria a transformação de fase dos fios de lmf, impondo tensões compressivas no sentido de fechar as trincas. a terceira abordagem designada de smash (shape memory alloys selfhealing) agrega ao reforço de fios de lmf a ação de um agente de reparo (p.ex. liga de baixa temperatura de fusão), impregnado numa matriz metálica, com função de unir as faces de uma trinca por brasagem. entretanto em lugar de encapsular tal agente de reparo em microcápsulas, de modo similar ao que é feito em materiais poliméricos, m. c. wright et al. (7) verificaram a viabilidade de sanar uma trinca pela fusão parcial do constituinte eutético inerente à microestrutura de uma liga de composição especialmente ajustada. tal método foi demonstrado para compósito sn–21bi de baixa temperatura de fusão reforçado com 1% de fios de niti, com diâmetro de 190.5 mcrometros. após fratura da matriz, o compósito foi aquecido a 169 c (para transformação martensita – austenita da lmf e fusão parcial da matriz) apresentando uma recuperação de 95% da resistência a tração. pesquisadores da nasa e da florida university reportaram também aplicação bem sucedida do método para liga al-si com fração de constituinte eutético pré-determinado para reparo assistido por fase líquida. entretanto ainda estaria para ser comprovada sua aplicabilidade para ligas de al endurecidas por precipitação de uso aeronáutico, utilizando ligas experimentais da série 2xxx com teor mais alto de cu, necessário a formação do constituinte eutético, as quais possuem ductilidade bastante inferior aquela de uma liga al-si. além disso, estas ligas mostraram pouca capacidade de autorreparo, justificada pela sua inferior ductilidade, “o que não teria permitido a desejada transição martensita-austenita nos arames lmf e força para fechamento da matriz”. os autores reputam esta inferior ductilidade à presença de defeitos de fabricação do mmc (fundição) e verificaram melhora dessa propriedade em compósitos produzidos por soldagem por difusão (sanduiches de camadas finas da matriz metálica com reforços de arames lmf. esta inovadora tecnologia smash teria sido demonstrada parcialmente em laboratório (para ligas de baixo ponto de fusão e ligas al-si), estando em andamento (2013-2015) projeto de p & d apoiado pela nasa para comprovação de sua aplicabilidade para ligas de al de alta resistência das séries 2xxx e 7xxx de uso aeronáutico (8). descrição sucinta da metodologia a ser empregada: o que se pretende com esta parceria de p & d ora em andamento é demonstrar o conceito contido no método smash, porém seguindo um processo alternativo para produzir o mmc, no caso um compósito de matriz metálica do tipo sanduíche, constituído por lâminas de liga al-cu comercial (p.ex. a liga 2204 com 4,5 % cu) e camadas de ligas al-cu obtidas experimentalmente com diferentes teores do microconstituinte eutético reforçado com fios de lmf. estas camadas de ligas experimentais serão inicialmente obtidas por 03 vias: i) deposição por spray, a partir da fusão de arames de al e cu puros por arco voltaico (em cooperação com a ufpr); ii) obtenção de lâminas finas de liga al-cu por solidificação rápida (em desenvolvimento pela ufrn e ufpb); iii) e obtenção do compósito diretamente pela sinterização de pós de al e cu, em desenvolvimento que ora se inicia no laboratório de materiais da ufsc em florianópolis (labmat/ufsc), em cooperação com o prof. dr. aloisio n. klein. no caso das duas primeiras rotas propostas, numa etapa posterior, os compósitos serão obtidos por soldagem por difusão, utilizando também os equipamentos disponíveis no labmat/ufsc e no labtucal/ufsc. num primeiro momento serão realizados esforços para a obtenção do sanduíche conforme sucintamente descrito. num outro momento serão obtidos corpos de prova do material composto com o objetivo de se avaliar o comportamento mecânico do mesmo bem como avaliar a efetividade da possibilidade de autorreparo em amostras previamente trincadas. neste caso, os corpos de prova serão inicialmente submetidos a fadiga para produção de uma trinca e depois aquecidos para que se promova a recuperação (fechamento da trinca por ação do reforço com fios lmf e selagem do defeito por fusão parcial do constituinte eutético). após o aquecimento, a resistência à fratura do material será novamente medida para avaliação da capacidade de auto-recuperação do compósito. os ensaios mecânicos previstos serão realizados utilizando a infraestrutura do labmem/ufrn (ensaios de fadiga e de tenacidade à fratura), em parceria com o prof. dr. bismarck luis da silva e os equipamentos disponíveis no labmem/ufrn (ensaios de tração). neste contexto, as etapas previstas para este desenvolvimento são: i) atualização do estado da arte sobre o tema; ii) produção em escala de laboratório de corpos de prova compósitos laminados e reforçados com fios lmf via soldagem por difusão; iii) caracterização microestrutural das amostras (mo, mev); iv) caracterização do comportamento mecânico do compósito; v) caracterização do fenômeno do autorreparo; vi) realização de testes mecânicos em corpos de prova para avaliação do desempenho de amostras submetidas ao fenômeno do autorreparo. considerações finais. este projeto ora proposto pode ser considerado como parte da fronteira do conhecimento em materiais compósitos para aplicações aeronáuticas, com claro potencial de aplicação em componentes estruturais fabricados em ligas de alumínio e com histórico de trincas de fadiga. além disso, trata-se de projeto de cooperação interinstitucional e com o setor produtivo, com grande potencial para a produção científica, patentes, orientação de alunos etc. referências 1. zwaag, s., self healing materials: an alternative approach to 20 centuries of materials science, springer 2007. 2. lumley r.n. et al., enhanced fatigue resistanceby underageing an al-cu-mg-ag alloy. mater sci forum (2005) 29:256–261 3. riemelmoser f.o., pippan r. mechanical reasons for plasticity-induced crack closure under plane strain conditions. fat fract eng mater struct (1998) 21:1425–1433 4. shahri, m.m. et al., postponing crack nucleation in supersatured xxxx aluminiumalloys, proceedings of icshm2013 / ghent, 16-20 june 2013 5. hassan, m.r. et al., review of self-healing effect on shape memory alloy (sma) structures, adv mat research vol. 701 , pp 87-92, 2013. 6. manuel, m.v, principles of self-healing in metals and alloys: an introduction, chapter in self-healing materials: fundamentals, design and applications, ghosh, s. k., ed. wiley: 2008. 7