Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 10451.pdf: 10032363 bytes, checksum: b57b5911da64da404a5cee965c7494e4 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:50:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 10452.pdf: 100440947 bytes, checksum: a25045222faf14cf91ac2e310d2ea37a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:00/05863-7

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11259.pdf: 8455233 bytes, checksum: c710358f0ad3ff6d959e43d6d7c72aad (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo do presente trabalho consistiu no desenvolvimento de fios de liga de cobre-cromo-zircônio (CuCrZr) em uma composição estabelecida em Cu-0,7%Cr- 0,1%Zr (em massa). Nas etapas desenvolvidas, foram feitos botões de cobrecromo (CuCr) e cobre-zircônio (CuZr) em um forno a arco elétrico de eletrodo não consumível, sendo esses botões, posteriormente, fundidos junto com cargas de cobre em um cadinho de alumina (Al2O3) inserido no interior de um vaso de aço inoxidável, que serviu como suporte. Após a fusão dos botões e cargas, o banho foi vazado em uma coquilha de cobre, obtendo-se os tarugos da liga de cobre. Dos tarugos em estado bruto de fusão, foram retiradas amostras para ensaios de dureza Vickers. Nesses tarugos foi feito um tratamento térmico de homogeneização a 910 °C por 2 h. Os tarugos foram posteriormente trabalhados mecanicamente a frio por forjamento rotativo seguido de trefilação, para obtenção final dos fios no calibre de 2,174 mm. Os fios passaram por dois tratamentos térmicos de recristalização, um a 510 °C por 1 h e outro de 480 °C por 5 h. Os fios foram caracterizados mecanicamente por ensaios de tração e de dureza e os resultados foram comparados com dados experimentais da literatura. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-17T09:09:06Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-17T09:09:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Superligas de níquel são materiais mundialmente empregados nas áreas de petróleo e gás natural, aeroespacial e nuclear. A Incoloy® 945 uma liga desenvolvida em meados dos anos 2000, para ser uma liga hibrida entre a Inconel® 718 e Incoloy® 925, concebendo uma liga com propriedades mecânicas e anticorrosivas capaz de suportar as mais adversas operações de serviço. Neste trabalho foram determinadas algumas características mecânicas do material, após laminação a frio, seguindo duas diferentes rotas de tratamento térmico. Foram realizados testes de dureza Vickers e tração, onde mostrou que a rota experimental criada no IPEN (por intermédio da análise por calorimetria exploratória diferencial), tem a mesma resistência mecânica do que a rota comercialmente usada, contudo possui uma maior ductilidade. O material demonstra uma excepcional união resistência mecânica e ductilidade, podendo ser empregada no uso de tubulações e válvulas de alta complexidade de manufatura, para a exploração das camadas do pré-sal. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

As ligas Ti-??constituem um grupo promissor de ligas de titânio em termos de processamento, propriedades e aplicações potenciais. Além do projeto da liga em termos de composição, a obtenção de microestruturas adequadas por meio de tratamentos térmicos é necessária para otimizar o balanço entre resistência mecânica e tenacidade. O presente trabalho teve por objetivo estudar o comportamento em fadiga de alto ciclo da liga Ti-13V-11Cr-3Al, uma liga de alta resistência mecânica destinada ao emprego na indústria aeroespacial, sob duas condições de tratamento. O material foi recebido na forma de barras com 7,6 mm de diâmetro, apresentando microestrutura composta por grãos alongados e propriedades em tração combinando alto limite de resistência (1.479 MPa) e razoável ductilidade (deformação verdadeira de fratura igual a 0,217). O material foi tratado termicamente em duas condições: recozimento a vácuo a 750?C por 1 h com resfriamento lento, e tratamento flash em banho de sal a 650?C por 6 min, com posterior têmpera em água. O tratamento flash resultou em melhor combinação de resistência mecânica e ductilidade, avaliadas pelo ensaio de tração. O estudo da resistência à fadiga baseou-se na obtenção de curvas ?/N por meio de ensaios de flexão rotativa (R = -1) empregando-se corpos de prova do tipo viga em balanço. Para cada condição microestrutural, foram obtidas duas curvas ?/N, uma com amostras polidas e outra empregando-se corpos de prova com concentradores de tensão geométricos (entalhes), visando avaliar a sensibilidade ao entalhe desta liga nas duas condições microestruturais. O material submetido ao tratamento flash apresentou maior dispersão e menor resistência à fadiga, comparado ao material recozido; no entanto apresentou também menor sensibilidade ao entalhe em vidas longas (106 ciclos). O trabalho foi complementado por exames fractográficos para a identificação dos pontos de iniciação da fratura. / The Ti-??alloys are a promising group of titanium alloys in terms of processing, properties and potential applications. In order to achieve the optimum balance between strength and toughness it is necessary, besides determining a proper composition in the alloy design, to obtain suitable microstructures by means of thermo-mechanical process and heat treatment. This study aimed to assess the high cycle fatigue behavior of Ti-13V-11Cr- 3Al alloy, a high-strength alloy intended for use in the aerospace industry. The material was received in the form of bars with 7.6 mm in diameter, whose microstructure comprises elongated grains and whose mechanical properties combines high tensile strength (1,479 MPa), and reasonable ductility (true strain fracture equal to 0.217). The material was heat treated in two conditions: vacuum annealing at 750?C for 1 h with slow cooling, and flash 650?C salt bath for 6 min with subsequent water quenching. The study was based on obtaining ??/ N curves through by rotary bending (R = -1) fatigue tests employing cantilever beam specimens. For each microstructural condition, two ??/ N curves were obtained, the former with smooth samples and the latter employing specimens with geometric stress concentrators (notches), to evaluate the notch sensitivity of this alloy in both microstructural conditions. The material subjected to flash treatment showed greater dispersion and lower fatigue strength compared to annealed; however also showed lower notch sensitivity at long life (106 cycles). The study was complemented by fractographics analysis to identify the fracture initiation points.

Laser-Directed Energy Deposition (L-DED), an Additive Manufacturing (AM) processused for the fabrication of parts in a layer-wise approach has displayed an immense potential over the last decade. The aerospace industry stands as the primary beneficiary due to the L-DED process capability to build near-net-shape components with minimal tooling and thereby producing minimum wastage because of reduced machining. The widespread use of Alloy 718 in the aero-engine application has prompted huge research interest in the development of L-DED processing of this superalloy. AM processes are hindered by low build rates and high cycle times which directly affects the process costs. To overcome these issues, the present work focusses on obtaining high deposition rates through a high material feed. Studying the influence of process parameters during the L-DED process is of prime importance as they determine the performance of in-service structures. In the present work, process parameters such as laser power, scanning speed, feed rate and stand-offdistances are varied and their influence on geometry and microstructure of Alloy 718 single-track deposits are analyzed. The geometry of deposits is measured in terms of height, width and depth; and the powder capture efficiency is determined by measuring areas of deposition and dilution. The microstructure of the deposits shows a column ardendritic structure in the middle and bottom region of the deposits and equiaxed grains in the top region. Nb-rich segregation involving laves and NbC phases, typical of Alloy718 is found in the interdendritic regions and grain boundaries. The segregation increases along the height of the deposit with the bottom region having the least and the top region showing the highest concentration of Nb-rich phases due to the variation in cooling rates. A high laser power (1600 W – 2000 W) and a high scanning speed (1100 mm/min) are found to be the preferable processing conditions for minimizing segregation. Another approach to minimize segregation is by performing post-build heat treatments. The solution treatment (954 °C/1 hr) and double aging (718 °C/8 hr + 621 °C/ 8 hr) standardized for the wrought form of Alloy 718 is applied to as-built deposits which showed a reduction in segregation due to the dissolution of Nb-rich phases. Upon solution treatment, this reduction is accompanied by precipitation of the delta phase, found predominantly in top and bottom regions and sparsely in the middle region of the deposit.

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[pt] O processo de Têmpera e Partição (T&P) possibilita a produção de aços com frações controladas de austenita retida, a partir do enriquecimento da austenita pela partição de carbono da martensita sem a precipitação de carbonetos. A austenita retida proporciona o efeito TRIP (plasticidade induzida por transformação), que confere ao material uma deformação uniforme e uma melhor absorção de energia durante o impacto. Os aços produzidos por este processo atendem principalmente às necessidades da indústria automobilística, que busca aços com melhores propriedades para a diminuição de peso e aumento da segurança dos automóveis. Nesta dissertação, ligas de aço com diferentes composições e tamanhos de grão foram produzidos pelo processo de Têmpera e Partição e a fração de austenita retida foi medida por difração de raios-X. As ligas também foram caracterizadas por nanoindentação, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. As amostras estudadas foram produzidas com uma austenitização completa a 930°C, realizada para promover um aumento no tamanho de grão, e os resultados foram comparados com amostras estudadas anteriormente com temperatura de austenitização de 890°C. Os resultados obtidos indicaram um aumento da fração de austenita retida com o aumento do grão austenítico original. Estes resultados foram interpretados com base no modelo teórico desenvolvido para o processo T&P. / [en] The Quenching and Partitioning (Q&P) process allows the production of steels with controlled fractions of retained austenite from the enrichment of the austenite by carbon partitioning from the martensite without carbide precipitation. The retained austenite is responsible for the TRIP effect (transformation induced plasticity), which enhances the material behavior providing a uniform strain and a better energy absorption during impact. Steels produced by this process match the requirements of the automotive industry, which looks for weight reduction and safety improvements in cars. In the present dissertation, steels with different compositions and grain sizes were produced by the Quenching and Partition process and their retained austenite fraction was measured by x-ray diffraction. The steels were also characterized by nanoindentation, optical microscopy and scanning electron microscopy. The specimens studied were produced by a complete austenitization at 930°C, to promote an increase in the austenitic grain size, and the results were compared with previously studied specimens produced by a complete austenitization at 890°C. The experimental results indicate an increase of austenite fraction with an increase in grain size of the original austenite. These results were analyzed based on the theoretical model develop for the Q&P process.

Pós magnéticos foram produzidos utilizando o processo de hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação (HDDR). A primeira parte deste trabalho envolveu o estudo do efeito da adição de Co na liga Pr14FebalCoxB6Nb0.1 (x= 0, 4, 8, 10, 12, 16) variando a de temperatura de dessorção/ recombinação de 800° a 900°C, com o objetivo de otimização do tratamento HDDR. A liga Pr14Fe80B6 foi utilizada como padrão. As ligas foram tratadas termicamente a 1100°C por 20 horas para eliminação do Fe- exixtente na liga em estado bruto de fusão. A temperatura de dessorção/ recombinação afetou a microestrutura e as propriedades magnéticas dos ímãs moldados com polímeros. A liga com baixa adição de cobalto (4 at.%) exigiu a temperatura de reação mais alta (880°C) entre os demais ímãs. As temperaturas ótimas para as ligas com 8 at.% Co e 10 at.% Co foram 840°C e 820°C, respectivamente. Ligas com altas concentrações de cobalto (12 at.% and 16 at.%) foram processadas a 840°C. A temperatura de dessorção/ recombinação que apresentou alta anisotropia nas ligas Pr14Fe80B6 e Pr14Fe79,9B6Nb0,1 foi de 820°C. O ímã que apresentou melhor remanência (862mT) foi processado com a liga Pr14Fe67,9Co12B6Nb0,1. Cada liga apresentou uma temperatura de reação otimizada e exibiu uma microestrutura particular, de acordo com a composição. A segunda parte deste trabalho envolveu a caracterização, dos pós HDDR de Pr14Fe80B6, que foram analisadas por difração de raios X com fonte síncrotron para a identificação e quantificação de fases cristalinas, e ainda para a determinação do tamanho médio de cristalitos da fase principal. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi utilizada para revelar a morfologia dos pós HDDR. / Fine magnetic powders were produced using the hydrogenation disproportionation desorption and recombination (HDDR) process. The first stage in this work involved an investigation of the effect of the Co content and range of desorption/ recombination temperatures between 800 and 900°C with the purpose of optimizing the HDDR treatment for Pr14Fe80B6 and Pr14FebalCoxB6Nb0,1 (x= 0, 4, 8, 10, 12, 16) alloys. The cast alloys were annealed at 1100°C for 20 hours for homogenization. The processing temperature (desorption/ recombination) affected the microstructure and magnetic properties of the bonded magnets. The alloy with low cobalt content (4 at.%) required the highest reaction temperature (880°C) to yield anisotropic bonded magnets. The optimum temperature for alloys with 8 at.% Co and 10 at.% Co were 840°C and 820°C, respectively. Alloys with high cobalt content (12 at.% and 16 at.%) were processed at 840°C. The optimum desorption temperature for achieving high anisotropy for Pr14Fe80B6 and Pr14Fe79,9B6Nb0,1 was 820°C. The best remanence (862mT) was achieved with the Pr14Fe67,9B6Co12Nb0,1 magnet, processed at 840°C. Each alloy required an optimum reaction temperature and exhibited a particular microstructure according to the composition. The second stage of the work involved the characterization, for each temperature, of the Pr14Fe80B6 HDDR powder processed using X-ray diffraction analysis. The samples of the HDDR material were studied by synchrotron radiation powder diffraction using the Rietveld method for cell refinement, phase quantification and crystallite sizes determination. Scanning electron microscopy (SEM) has also been employed to reveal the morphology of the HDDR powder.