O processo de soldagem a ponto por fricção (FSpW) é uma tecnologia de soldagem no estado sólido que apresenta um forte potencial na aplicação na indústria aeronáutica entre outras. Em aeronaves, o processo apresenta-se como uma potencial alternativa ao processo de rebitagem possibilitando a redução de peso das estruturas e uma maior produtividade. Atualmente, a liga de alumínio 2198-T8 (AA2198-T8), que se trata de uma liga do sistema Al-Cu-Li, vem sendo proposta como uma opção de liga metálica para diversas aplicações estruturais em aeronaves devido a sua baixa densidade e alto desempenho mecânico. Considerando aplicações industriais futuras, o presente estudo buscou realizar uma avaliação da integridade de juntas soldadas pelo processo FSpW na liga AA2198-T8 baseado em ensaios da indústria aeronáutica utilizando como ferramenta a técnica de análise de deformações pelo método ARAMIS. Nesse sentido, foi realizada uma otimização dos parâmetros de soldagem para o processo FSpW aplicado à chapas da liga AA2198-T8 através de uma abordagem estatística utilizando o Método Taguchi. Além disso, o efeito individual das variáveis de processo investigadas no desempenho mecânico das juntas soldadas foi avaliado. Uma vez determinado parâmetros de soldagem otimizados, os mesmos foram utilizados em estudos para a avaliação da integridade das soldas produzidas. O desempenho mecânico de configurações de juntas soldadas de sobreposição foi avaliado através de ensaios quase-estáticos e ensaios de fadiga. As configurações das juntas soldadas foram definidas baseadas em variáveis geométricas usadas no projeto estrutural de juntas fixadas por rebites. Os resultados obtidos apontam um bom desempenho estático das soldas embora o desempenho em fadiga tenha sido pouco satisfatório. Por fim, o presente estudo fornece informações relevantes como uma investigação preliminar da aplicabilidade do processo FSpW em componentes estruturais da indústria aeronáutica. / Friction spot welding (FSpW) is a solid-state joining technology and has a strong perspective in aircraft applications as potential alternative to riveting in structures enabling weight savings and higher productivity. Currently the 2198-T8 aluminium alloy (Al-Cu-Li system) is being proposed as a metallic option for many aircraft structural applications due its low density and high mechanical performance. Considering future industrial applications, the present work aimed an integrity evaluation for FSpW welded joints in aluminium alloy 2198-T8 based on aircraft industry tests using deformation evaluation technique by ARAMIS method. In this way, an optimisation of welding parameters for FSpW process in aluminium alloy 2198-T8 sheets by statistical approach using Taguchi method was performed in the present work. Furthermore, the individual effect of the investigated process variables on the mechanical performance of the welded joints was carried out. Once set the optimised welding parameters these were used in structural assessment studies of friction spot welds in aircraft structures. The mechanical performance of spot welded lap joint configurations were evaluated by quasi-static and fatigue tests. The joint configurations were set based on geometric variables used in structural design of mechanically fastened joints by rivets. The results of present work indicate a good static performance of welds although fatigue performance was not satisfactory. Finally, the present work provides relevant information as a preliminary investigation of friction spot welding process applicability in structural components in aircraft industry.

As propriedades mecânicas e metalúrgicas de uma junta soldada devem ser minuciosamente estudadas para que se possa qualificá-la para aplicação em engenharia. Assim, com o desenvolvimento de novos processos de soldagem torna-se necessário um estudo detalhado para determinação destas propriedades. Este é o caso da soldagem por Fricção e Mistura Mecânica (Friction Stir Welding) em que, ao contrário das outras técnicas convencionais, a temperatura de fusão do material não é atingida durante o processo. Com isto, vários problemas que são relacionados às altas temperaturas desaparecem e, além disto, excelentes propriedades mecânicas são atingidas. Neste trabalho buscou-se verificar a influência de dois tratamentos térmicos (T 4 e T6) aplicados à liga de alumínio AA6056 soldada Fricção e Mistura Mecânica, principalmente nas diferentes regiões resultantes deste processo (zona termomecanicamente afetada, zona termicamente afetada e centro da solda). Para isto foram realizadas metalografias, ensaios de microdureza e ensaio de tenacidade à fratura em cada região. Os resultados indicam que o envelhecimento artificial altera a microdureza, mas não aumenta a tenacidade à fratura. Caso este envelhecimento for aplicado, recomenda-se fazê-lo antes do processo de soldagem para atingir uma maior tenacidade. / The mechanical and metallurgical properties of welded materiais must be completely understood to qualify it application. The development of new welding techniques requires a detailed study to determine it properties. This is the case of friction stir welding method (FSW) where the melting temperature is not reached in the weld zone in opposite of other conventional welding processes. The consequence is the disappearance of many problems related to high temperature and excellent mechanical properties. The aim of this work is to determine the influence of the T4 and T6 conditions in the fracture toughness of AA6065 aluminium alloy friction-stir welded, especially in the different zones resulting from the process (thermomechanically affected zone - TMAZ, heat affected zone - HAZ and nugget. The results indicate that the artificial aging modifies the properties but does not result in higher fracture toughness. lf T6 heat treatment is necessary it should be done prior to the welding process to achieve higher fracture toughness.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2014. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-13T18:53:49Z No. of bitstreams: 1 2014_PatríciaPereiraDantas.pdf: 4689274 bytes, checksum: 44746194ebe45764f0ea7fbdc31c7284 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-15T17:25:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_PatríciaPereiraDantas.pdf: 4689274 bytes, checksum: 44746194ebe45764f0ea7fbdc31c7284 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-15T17:25:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_PatríciaPereiraDantas.pdf: 4689274 bytes, checksum: 44746194ebe45764f0ea7fbdc31c7284 (MD5) / O alumínio é o metal não-ferroso mais consumido do mundo, devido à suas propriedades, como baixa densidade, alta resistência à corrosão, alta condutibilidade térmica e elétrica, boa tenacidade, alta resistência a baixas temperaturas e excelente conformidade, entretanto, sua baixa resistência mecânica torna-se um limitador de suas aplicações. A adição de elementos de liga, como o níquel, tende a melhorar suas propriedades mecânicas, deixando-o atrativo para as mais diversas indústrias como a aeroespacial, a automotiva e a bélica. As ligas de alumínio-níquel, assim como os demais materiais fundidos, dependem do processo de solidificação para desenvolverem estruturas que atendam às exigências das indústrias. A evolução da microestrutura durante a solidificação não é afetado somente pelo teor de soluto mas também por variáveis que controlam o processo, tais como velocidade de solidificação, taxa de resfriamento e gradiente térmico. Desta forma, a cinética da solidificação pode influenciar de forma significativamente a estrutura final e como consequência, suas propriedades mecânicas. Diante disto, este trabalho buscou relacionar as variáveis térmicas da solidificação com os parâmetros microestruturais das ligas Al-8,5%Ni e Al-9%Ni produzidas em dispositivo de solidificação unidirecional vertical ascendente e verificou a influência do teor de níquel nas propriedades mecânicas através da realização de ensaio mecânico não destrutivo. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Aluminum is the most consumed non-ferrous metal in the world, due to its properties such as low density, high corrosion resistance, high thermal and electrical conductivity, good toughness, high resistance to low temperatures and excellent compliance, however, its low mechanical strength becomes a limiting their applications. The addition of alloying elements, such as nickel, tends to improve its mechanical properties, making it attractive for a variety of industries such as aerospace, automotive and war. The aluminum-nickel alloys, like other molten materials, depend on the solidification process to develop structures that meet the requirements of the industries. The evolution of microstructure during solidification is not only affected by the content of solute but also by controlling the process variables, such as speed of solidification cooling rate and thermal gradient. Thus, the kinetics of solidification can significantly influence the shape of the final structure, and as a result, its mechanical properties. Thus, this study sought to relate the solidification thermal variables with the microstructural parameters of the Al-8,5wt.%Ni and Al-9wt.%Ni alloys produced in vertical upward directional solidification device and verified the influence of nickel on the mechanical properties by performing non-destructive mechanical testing.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-03-21T11:15:37Z No. of bitstreams: 1 2013_RodrigoCavalcantiFabrinoGomes.pdf: 4471157 bytes, checksum: 4b527694b140495c7bd228562536ba3b (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-03-24T12:21:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_RodrigoCavalcantiFabrinoGomes.pdf: 4471157 bytes, checksum: 4b527694b140495c7bd228562536ba3b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-24T12:21:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_RodrigoCavalcantiFabrinoGomes.pdf: 4471157 bytes, checksum: 4b527694b140495c7bd228562536ba3b (MD5) / Resumo: Estudos estão sendo desenvolvidos para o melhor entendimento da influência das variáveis térmicas e por consequência, espaçamentos dendríticos nas propriedades dos materiais metálicos utilizados na indústria. Neste trabalho foi fabricado um dispositivo de solidificação unidirecional vertical ascendente, constituído por uma lingoteira de aço inoxidável com medidas de 100mm x 70mm com altura de 70mm e espessura de 6mm. Foi posicionada na sua parte inferior uma câmara de refrigeração forçada à água em temperatura ambiente do mesmo material da chapa/molde com espessura de 3mm. Após a fabricação das ligas in loco e a obtenção das curvas experimentais térmicas, foram determinadas as suas variáveis térmicas de solidificação: velocidade do deslocamento da isoterma liquidus ao longo do lingote e a taxa de resfriamento da solidificação unidirecional ascendente para ligas hipoeutéticas do sistema Al-Ni (Al2%Ni, Al3%Ni e Al4%Ni). Tais variáveis foram confrontadas com as microestruturas resultantes do processo e seus parâmetros estruturais: espaçamento dendrítico primário, secundário e terciário. Através destes confrontos, foram geradas leis experimentais nas quais explanam as tendências de comportamento das ligas analisadas quando submetidas ao processo de solidificação unidirecional. Obtidas as análises microestruturais, foram realizados ensaios mecânicos destrutivos e não destrutivos com finalidade obtenção das propriedades mecânicas para posterior confronto com os parâmetros microestruturais. Os resultados comparativos mostram que ao elevar o teor de soluto, neste caso níquel, no interior das ligas analisadas ocasionou a elevação das propriedades mecânicas. Tais melhorias são explicadas pela presença de microestruturas mais grosseiras quando os teores de soluto são mais elevados. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Abstract: Studies are being developed to better understand the influence of thermal variables and consequently dendritic spacing on the properties of metallic materials used in industry. In this work, a device was fabricated unidirectional solidification upward vertical, consisting of a stainless steel ingot measures 100mm x 70mm with a height of 70mm and 6mm thick. Was positioned at the bottom a chamber of forced cooling to room temperature water from the same plate material / mold with a thickness of 3mm. After fabrication of the alloys in place and obtaining the experimental thermal curves were determined their solidification thermal variables: speed of displacement of liquidus isotherm along the casting and cooling rate of unidirectional solidification upward hipoeutéticas alloy system Al-Ni (Al2%Ni, Al3Ni% and Al4%Ni). These variables were compared with the microstructures resulting from the process and their structural parameters: spacing dendritic primary, secondary and tertiary. Through these meetings, we generated experimental laws in which explanam trends of behavior of the alloys analyzed when subjected to unidirectional solidification process. Obtained the microstructural analysis, mechanical tests were conducted destructive and non-destructive with purpose of obtaining mechanical properties for later comparison with the microstructural parameters. The comparative results show that by increasing the concentration of solute in this case nickel within the alloys examined caused the increase in mechanical properties. Such improvements are explained by the presence of coarse microstructure when the solute concentration is higher.

Com o advento das cubas eletrolíticas de alta amperagem para redução do alumínio, o estudo da instabilidade magnetohidrodinâmica tem se tornado cada vez mais importante, tanto no projeto de novas tecnologias quanto na melhoria da eficiência dos equipamentos já existentes. O objetivo central deste trabalho é desenvolver um modelo matemático de instabilidade magnetohidrodinâmica. O modelo deve ser sensível aos principais parâmetros de projeto e operacionais de uma cuba e capaz de servir como ferramenta na determinação de configurações mais favoráveis no que tange à instabilidade. No modelo, considera-se que o campo magnético gerado pelos condutores externos é conhecido. As equações diferenciais pertinentes à física do modelo são resolvidas utilizando-se diferentes métodos numéricos implementados em um software desenvolvido e dedicado para os objetivos deste trabalho. Alguns resultados de oscilação de voltagem foram comparados com os valores obtidos em cubas reais. Foram feitos estudos de sensibilidade na variação de parâmetros quanto à instabilidade, tais como: corrente elétrica de operação; distância anódica-catódica, nível de metal líquido e desbalanço do campo magnético vertical. Diferentes configurações básicas de campos magnéticos foram testadas de modo a definir-se qual delas é a mais indicada para obterem-se cubas mais estáveis. A influência da operação de troca dos anodos na instabilidade também foi estudada. Com o auxílio do modelo foi possível recomendar-se uma seqüência de trocas de anodo que minimize o distúrbio na instabilidade magnetohidrodinâmica de um específico projeto de cubas. / With the advent of high amperage electrolytic cells for aluminum reduction, the study of the magnetohydrodynamics is becoming more and more important to the new technologies project, as well to the existent devices efficiency improvement. The main objective of this work is to develop a mathematical model of the cell’s magnetohydrodynamic instability. The model shall be sensible to the main project and operational cells’ parameters and able to be used as a tool for determining better configurations regarding cell instability. In the model, the magnetic field generated by the external conductors is considered as known. The differential equations regarding the model physics are solved using different numerical methods, implemented in a software developed and dedicated for the purposes of this work. Several oscillation voltage results were compared with the values obtained in real cells. Sensibility of some operational parameters variation on the instability such as: total operational electrical current, anodecathode distance, liquid metal level, and unbalance of the vertical magnetic field were studied. Different magnetic field basic configurations were tested in order to define the most indicated for obtaining more stable cells. The influence of the anode changing operation on the instability was also investigated. With the help of the model, it was possible to recommend an anode changing sequence which minimizes the disturbance on the magnetohydrodynamic instability in a specific cell design.

A soldagem de ligas de alumínio sem degradação excessiva das propriedades originais do metal base apresenta-se como um obstáculo a ser superado pelas indústrias em seus processos de fabricação, uma vez que o alumínio tem sido usado cada vez de forma mais intensiva. Esforços têm sido feitos para melhorar as propriedades da união destas ligas, que quando soldadas por processos convencionais como MIG ou TIG, perdem muito de suas propriedades originais devido às elevadas temperaturas envolvidas. Processos de união que não envolvem fusão, como rebitagem ou mesmo colagem despontam como alternativas em se tratando da união de alumínio, especialmente no setor aeronáutico. Neste sentido, o processo de soldagem denominado Friction Stir Welding (FSW), vem ganhando espaço nas pesquisas e também na indústria. Neste processo, uma ferramenta de alta resistência mecânica e com um perfil especial é utilizada para, por meio de atrito com as peças a serem soldadas, gerar calor e misturar mecanicamente o material da junta, consolidando a solda. Este trabalho visa implantar o processo FSW utilizando uma fresadora universal de elevada rigidez na soldagem de chapas de alumínio AA 5052-H34 com 6,35 mm de espessura. Para tanto, três geometrias de ferramentas de soldagem foram projetadas, fabricadas e testadas, de forma a definir-se parâmetros de soldagem compatíveis com as condições fornecidas pela máquina fresadora, por meio de testes preliminares. Uma vez definidos estes parâmetros, juntas foram obtidas com as três geometrias de ferramenta disponíveis e posteriormente seus desempenhos foram comparados. Ensaios mecânicos de dobramento e tração, medição do perfil de microdurezas e análise macrográfica da seção transversal das soldas foram os métodos empregados na caracterização das propriedades resultantes. Em adição, soldas pelo processo MIG também foram obtidas e sujeitas às mesmas avaliações. Observou-se desempenho similar entre as três geometrias de ferramenta testadas, sendo que apenas uma destas produziu soldas com ductilidade significativamente inferior às demais. Em relação à tensão de escoamento, eficiências próximas de 80% foram alcançadas por duas das geometrias, sem perda expressiva da ductilidade original. O perfil de microdurezas das amostras soldadas pelo processo FSW não demonstrou grande variação ao longo da seção transversal, ao passo que as amostras soldadas através do processo MIG apresentaram zonas bem definidas devido à natureza do processo empregado. / Welding of aluminum alloys with no considerable degradation of the properties of the base metal is a problem to be overcome by industry manufacturing processes, once aluminum is being used more intensively nowadays. Efforts have been made to improve aluminum joint properties that, when welded by conventional techniques such as MIG or TIG, experience a loss in mechanical properties due to the high temperatures involved. No-melt joining processes such as adhesive bonding or riveting are often considered when it comes to aluminum joining, especially in aerospace applications. Alternatively a welding process named Friction Stir Welding (FSW) is receiving growing attention for its potential applications where heat must be minimized or when dissimilar metals must be joined. In this process a high strength rotating tool with a special profile is introduced at the interface of the materials to be joined and translated along the joint at controlled speeds. Heat generated softens the material and allows the tool to stir while traveling along the joint. This work aimed at producing welds on AA 5052-H34 plates, 6,35mm (0,25 inches) in thickness, using a milling machine. In order to do that, three tool geometries were designed, manufactured and tested so as to define which welding parameters generated the best results. Once these parameters were chosen, each tool produced three welds and their performance was evaluated. Transversal bending, tensile tests, micro-hardness measurements along the weld cross-section and macrographical analysis were carried out in order to assess weld properties. In addition, MIG welds were produced and subjected to the same test conditions. Considering yield stress as an efficiency parameter, all the tested tools presented similar results – around 80% of the base metal yield stress. On the other hand, when considering elongation or performance on transversal bending tests it was noticed that the conic pin tool was not able to produce sound welds under the chosen process parameters. These welds were characterized by the presence of a longitudinal groove, as observed in macrographic analysis. Micro-hardness measurements along FS weld cross-sections demonstrated a small variation between the different weld zones while on MIG cross-sections a higher variation in hardness values could be seen across the weld. Further MIG welds presented a larger heat affected zone than that of FS welds.

A soldagem das ligas de alumínio AA2024-T3 e AA7075-T6 sempre foi um obstáculo para indústria devido à alta suscetibilidade a trincas durante o processo de soldagem ao arco elétrico. Estas ligas são largamente utilizadas na indústria aeronáutica devido a sua alta resistência mecânica e baixo peso específico do alumínio, sendo que o método de união mais utilizado é a rebitagem. Com o advento da soldagem por FSW, surge uma nova oportunidade de união destas ligas sendo que os estudos apresentados até o momento demonstram excelentes propriedades mecânicas da junta. “Friction Stir Welding” – FSW é uma técnica de soldagem desenvolvida em 1991 pelo “The Welding Institute” (TWI) na Inglaterra. Esta solda tem a vantagem de ocorrer no estado sólido, que preserva as propriedades mecânicas das ligas, ao contrário dos métodos de soldagem convencionais que envolvem fusão e produzem, em grande parte, microestruturas com baixas propriedades mecânicas. No processo FSW uma ferramenta de alta resistência mecânica com um determinado perfil é rotacionada de forma a gerar atrito nas peças a serem soldadas. Este atrito gera calor suficiente para aumentar a ductilidade e misturar o material na junta, consolidando o mesmo, sem a ocorrência de fusão. O objetivo deste trabalho é determinar um conjunto de parâmetros através do processo FSW, para soldagem de chapas das ligas Alclad AA2024-T3 e AA7075-T6 com 1,8 mm de espessura, utilizando uma fresadora universal de alta rigidez. Para isso foram desenvolvidas duas geometrias de ferramentas para os quais um conjunto de parâmetros resultasse em soldas livres de defeitos. Uma vez obtidas estas soldas, as mesmas foram testadas através da medição de microdureza, ensaios de dobramento e tração para verificação das propriedades mecânicas resultantes comparadas ao do metal base. Observou-se que algumas juntas, dependendo dos parâmetros e da ferramenta utilizados, não demonstraram ductilidade adequada durante os ensaios de dobramento, embora não apresentassem defeitos na análise macrográfica. Da mesma forma, a resistência mecânica apresentada pelas mesmas atingiu no máximo 70% do metal base, demonstrando ser a técnica, uma boa alternativa a rebitagem. Por fim, para liga AA2024-T3, pode-se obter um conjunto de parâmetros que resultasse em uma solda com as propriedades finais desejadas, ou seja, livre de defeitos, ductilidade adequada e boa resistência à tração. / The welding of AA2024-T3 and AA7075-T6 clad aluminum alloys was always an obstacle to the industry due to cracking susceptibility during arc welding process. These alloys are largely used in the aeronautical industry because of their high mechanical strength and low density, being riveting the most widely used method to join them. The advent of friction stir welding (FSW) presents itself as a new opportunity to join these alloys and the present research demonstrates excellent mechanical properties of the joint. Friction stir welding is a welding technique that was developed in 1991 at The Welding Institute (TWI) in England. This welding method has the advantage to be a solid state process that preserves the mechanical properties of alloys, to the contrary of conventional fusion welding techniques that produce microstructures with low mechanical properties. In the FSW process a high strength tool with a given profile is rotated in order to generate friction in the parts to be welded. This friction generates enough heat to soften and stir the material, joining them without fusion. The objective of this work is to determine a set of parameters using the FSW process to weld a 1,8 mm thick AA2024-T3 and AA7075-T6 aluminum clad sheet using a stiff milling machine. For this purpose, development of two tool geometries with a set of parameters to obtain defect-free welded joints was utilized. These welded joints were investigated using microhardness, bending and tension testing to verify the mechanical properties in comparison with the base metal. It was noted that, dependent upon the parameters and tools used for welding, the joints did not show adeq uate ductility during the bending testing, even if the macrographic analysis demonstrate no defects. In the same way, the joint mechanical strength is 70% of base metal, showing that this technique is a good alternative for riveting method. Finally, for the AA2024-T3 aluminum alloy, it was obtained the desired properties for the joints, with no defects, good ductility and tension strength.

Soldagem a ponto por fricção é um processo que ocorre no estado sólido com alta eficiência energética, baixo custo de produção além de ser um processo ambientalmente limpo. Estes processos por fricção são uma alternativa a processos convencionais tais como solda ponto por resistência, rebitamento e "clinching". A Solda Ponto por Ficção e Mistura Mecânica, ou SPFMM, é uma excelente alternativa aos processos tradicionais de união, desde que é eficiente na união de ligas de alta resistência da indústria automotiva e aeroespacial como alumínio e magnésio, que são materiais que apresentam dificuldades na soldagem com a utilização de métodos convencionais através da fusão dos materiais envolvidos. A ausência de uma fase de fusão nesses processos elimina defeitos como porosidades, bolhas, rebaixos, inclusões e microestruturas indesejáveis, que freqüentemente aparecem na solda e zonas afetadas pelo calor em processos de soldagem por fusão. Estes materiais são interessantes, especialmente na indústria automotiva, devido a sua excelente relação de resistência/peso, onde a técnica já é utilizada apresentando redução drástica de custos de operação e aumento a resistência das juntas formadas. O processo de SPFMM consiste em uma ferramenta, que é uma combinação de um pino e um ombro que em rotação, penetra nas chapas formando uma junta sobreposta. Esta ferramenta rotativa ao penetrar utiliza elevadas cargas axiais. O contato do pino com regiões adjacentes e do ombro com a superfície superior da junta geram calor de fricção. Este calor de fricção promove a plastificação do material da junta, que ao mesmo tempo é misturado pelo pino consolidando, assim, a formação da junta. Após a remoção da ferramenta e fim do processo, um furo remanescente permanece no centro da solda. O objetivo do presente trabalho é avaliar a influência da utilização de diferentes perfis de ferramenta e diferentes velocidades de rotação sobre a soldagem e o comportamento mecânico de ligas de alumínio e magnésio soldadas pelo processo de SPFMM. Também buscou-se observar a influência da ferramenta sobre a variação do fluxo de material. As soldas foram realizadas com duas diferentes velocidades de rotação para o magnésio e três diferentes velocidades de rotação para as ligas de alumínio. E um total de doze combinações de quatro diferentes perfis de pino e três diferentes perfis de ombro foram utilizadas para a produção destas soldas. A taxa de penetração, profundidade de penetração e tempo de mistura foram mantidos constantes. A caracterização metalúrgica foi feita através de microscopia ótica, lupa e eletrônica de varredura. A caracterização mecânica das juntas foi feita através de ensaios de cisalhamento, perfis de microdureza e monitoramento de torque e força durante o processo de soldagem. Ainda foram realizadas análises do fluxo de material durante o processo. Foi possível observar uma tendência de aumentar a resistência mecânica da junta com a utilização de velocidades de rotação mais elevadas em ambos os materiais. A utilização de ferramentas com diferentes perfis apresentou diferenças representativas, porém com muita dependência da combinação de velocidade de rotação, pino e ombro utilizados. / Friction based spot welding are processes that occurs in solid state with high energy efficiency, low costs and environmentally friend. These processes provide an alternative to conventional spot joining methods as resistance spot welding, riveting and clinching. Friction Stir Spot Welding is a good alternative to traditional spot joining processes since it is able to join high strength aerospace and automotive alloys like aluminum and magnesium, which are difficult to join by conventional fusion. The absence of melting during welding avoids defects like porosity, inclusions, and undesired microstructures, that are frequently observed in fusion weldings. These materials are interesting especially regarding the automotive industry, because of its mechanical strength/weight relationship, where the technique is already in use with drastic reducing of operating costs and increasing in joint mechanical strength. The SPFMM process consists in a rotating tool comprised of a pin and a shoulder that penetrates into two overlap positioned sheets. The tool displaces and plasticize the adjacent material and provide the joint consolidation leaving a keyhole after tool removal and the process is finished. The aim of this work was to evaluate the influence of different tool profiles on the metallurgical and mechanical behavior of friction stir spot welded joints of aluminum and magnesium alloys. The joints were performed with two different rotation speeds for the magnesium AZ31 samples and with three different rotation speeds for the aluminum AA6181-T4 samples and twelve combinations of three different shoulders and four different pins. The plunge rate, plunge depth and dwell time were kept constant. The metallurgical characterization was performed using optical and scanning electron microscopy. The mechanical performance of the joints was evaluated in terms of microhardness profiles and shear test. It was possible to observe a tendency to increase the mechanical strength with the usage of higher rotational speeds for both materials. The usage of different tool profiles also presented different mechanical performance, but it’s strongly influenced by the combination of rotational speed, pin and shoulder.

No presente estudo, casca de arroz submetida à calcinação e lixívia ácida, crisotila na forma natural e após lixívia ácida, uma sílica oriunda de rejeito e papel alumínio foram utilizados com fontes de silício e alumínio na síntese da zeólita A. Para fins comparativos, sílica pirogênica comercial também foi empregada como fonte de silício. As matérias-primas, bem como os produtos obtidos, foram caracterizados por um conjunto de técnicas espectroscópicas, térmicas, eletroquímicas, volumétricas e microscópicas, a saber: Difratometria de raios-X (XRD), espectroscopia fotoeletrônica de Raios-X (XPS), espectroscopia molecular de absorção no infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de reflectância difusa no infravermelho com Transformada de Fourier (DRIFTS), adsorção de nitrogênio, análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de reflectância difusa no ultravioleta-visível (DRS), microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de emissão de Raios-X por dispersão de energia (SEM-EDX) e voltametria cíclica diferencial (DPV). Os parâmetros de síntese avaliados foram: (i) natureza da fonte de silício e alumínio; (ii) tempo de cristalização; (iii) razões molares Si/Al no gel de síntese e (iv) influência da agitação na cristalização. Excetuando a crisotila natural, para todas as demais situações, zeólita A com alta cristalinidade e pureza foi obtida. A zeólita A sintetizada a partir da crisotila lixiviada mostrou alta estabilidade estrutural por períodos mais longos de síntese. A variação da razão molar Si/Al levou à formação da zeólita Y pura, quando usada a casca de arroz calcinada a 600ºC como fonte de Si, e uma mistura de zeólita A e Y quando usada a crisotila lixiviada. Zeólitas A, com alta cristalinidade e com grandes tamanhos de grãos foram obtidas a partir da síntese usando sílica oriunda de rejeito, crisotila lixiviada e casca de arroz calcinada a 600ºC como fonte de silício e papel alumínio como fonte de alumínio. A degradação de corantes (azul de metileno, azul direto 71 e amarelo direto 8) e fármaco (paracetamol) foi avaliada para uma série de catalisadores suportados de titânia obtidos pela impregnação do TiCl4 em zeólitas, sintetizadas usando casca de arroz e crisotila como fonte de silício, submetidas posteriormente à calcinação. A titânia gerada apresenta-se na forma anatase. Atividade catalítica elevada foi observada para as amostras com 10% de Ti, apresentando atividade catalítica comparável àquela da titânia comercial (P25) após uma hora de irradiação com luz UV. Experimentos realizados com luz solar levou à decomposição de 92 % do corante azul de metileno. A atividade fotocatalítica de um catalisador de titânia suportada foi monitorada por vários ciclos, permanecendo constante até o quinto ciclo. / In the present study, alternative silicon and aluminum sources for zeolite A synthesis were exploited, namely: rice husk submitted to calcination and to acid leaching, chrysotile in its natural form and after acid leaching, silica from reject material and aluminum foil. For comparative reasons, commercial pyrogenic silica was also employed as a silicon source. Raw materials, as well as the corresponding resulting ones were characterized by a group of spectroscopical, thermal, electrochemical, volumetric and microscopy techniques, namely: X-ray Diffraction (XRD) spectrometry, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transmittance Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR), Diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS), nitrogen adsorption, thermogravimetric analysis (TGA), ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy (DRS), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), electron scanning microscopy combined with energy dispersive X-ray analysis (SEMEDX) and differential pulse voltammetry (DPV). For the zeolite synthesis, the evaluated parameters were: (i) nature of the silicon and aluminum sources; (ii) crystallization time; (iii) Si/Al molar ratio on the synthesis gel and (iv) influence of the stirring in the crystallization. Excepting for raw chrisotile, the other cases afforded the production of zeolite A with higy crystallinity and purity. The synthesized zeolite A started from the leached chrysotile showed high structural stability for longer periods of synthesis. Variation in Si/Al molar ratio led to the formation of the zeolite Y, which was pure when rice calcinated to 600ºC was employed as the source of silicon and, which resulted in a mixture of zeolite A and Y when used the leached crisotila. Zeolite A with high crystalinity and with big size grains were obtained in the case of using silica (reject), leached chrysotile and rice calcined at 600ºC as silicon source and aluminum foil as the source of aluminum. Degradation of dyes (methylene blue, direct blue 71 and yellow direct 8) and pharmaceutical (paracetamol) was evaluated by a series of in situ generated titania supported catalysts obtained from the impregnation of TiCl4 onto a series of zeolite, synthesized using rice husk and chrysotile as the silicon source, whice were later submitted to calcination. The resulting titania were in the form of anatase phase. The highest catalyst activity was reached with samples having 10 wt.% Ti, being comparable to that exhibited by commercial P25 after one hour of UV light exposition. Experiments carried out in natural sunlight reached 92% decomposition of the methylene blue dye. The catalyst activity of a supported titania catalyst was shown to be kept until five cycles.

A presença de alumínio (Al) reduz o rendimento em solos ácidos ou em áreas onde o subsolo possui pH abaixo de cinco. O alumínio limita o crescimento radicular e, consequentemente, a absorção de água e nutrientes. Esta pesquisa tem como objeto analisar a exsudação de malato como mecanismo principal de tolerância ao alumínio tóxico em genótipos de aveia hexaplóide e identificar o grau de tolerância ao alumínio em genótipos elite não selecionados diretamente para esta característica. Neste estudo os genótipos de aveia foram avaliados em solução nutritiva. Foi utilizado, como parâmetro de comparação da tolerância ao Al, a média e distribuição de frequência de recrescimento radicular após a exposição ao Al. O recrescimento da raiz principal dos genótipos elite foi comparado com os controles UFRGS 17 (tolerante) e UFRGS 930598-6 (sensível). Foram avaliadas as linhagens UFRGS 057005-1 e UFRGS 057022-2, e as cultivares comerciais URS Guria, URS Torena, URS Penca, URS Guará, URS Charrua, URS Tarimba, URS Taura, URS Guapa e URS 21. A amplitude de recrescimento da raiz dentro de cada genótipo foi elevada, sendo a menor de 15mm e a maior de 44mm. As cultivares URS Charrua e URS Guapa demonstraram tolerância superior a UFRGS 17. URS Tarimba, apesar da média similar a UFRGS 17, mostrou distribuição de frequência mais positiva. URS Torena, UFRGS 057005-1 e URS Penca classificaram-se como intermediárias, sendo inferiores a UFRGS 17. Nenhum dos genótipos elite apresentou médias de recrescimento igual ou inferior às obtidas pelo controle sensível, UFRGS 930598-6. A exsudação de malato é considerada um mecanismo de tolerância ao Al, quelando estes íons, comum em cereais. O genótipo UFRGS 17, ao contrário de UFRGS 930598-6, exsudou quantidades mensuráveis de malato na solução em resposta ao Al (49,33nmol/planta). Apesar disso, houve acúmulo de Al tanto em raiz, quanto em parte aérea, havendo quantidade significativamente maior na raiz. / The presence of aluminum (Al) in either acid soils or in areas with low pH in the subsoil limits crop yield. It reduces root growth therefore, constraining water and nutrient uptake. Superior oat (Avena sativa L.) genotypes not directly selected for Al tolerance were evaluated in hydroponic solution in this study. The root regrowth mean and the frequency distribution after Al treatment were used to compare the tolerance. UFRGS 17 (tolerant) and UFRGS 930598-6 (sensitive) were used as controls. The lines UFRGS 057005-1 and UFRGS 057022-2, and the cultivars URS Guria, URS Torena, URS Penca, URS Guará, URS Charrua, URS Tarimba, URS Taura, URS Guapa and URS 21 were evaluated. The root regrowth amplitude for each genotype was considered high and varied from 15 mm to 44mm. URS Charrua and URS Guapa were considered more tolerant than UFRGS 17. URS Tarimba, despite the similar mean to UFRGS 17, displayed a more positive frequency distribution. URS Torena, UFRGS 057005-1 and URS Penca fell within the intermediate class, inferior to UFRGS 17. None of the genotypes showed root regrowth means equal or inferior to UFRGS 930598-6. By chelating ions, malate exudation is considered a common mechanism for aluminum tolerance in cereal. UFRGS 17, opposite to UFRGS 930598-6, exsudated mensurable amounts of malate in the solution in response to Al (49,33nmol/plant). In spite of the exudation, Al was found in the roots as well as in the shoots, with significantly higher amounts in the roots.