Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito para a obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / A alumina é um representante típico das cerâmicas de engenharia. Algumas de suas propriedades possibilitam a sua aplicação em diferentes áreas, como em utilizações estruturais, automotivas, aeroespaciais, biomédicas, balísticas, dentre outras. Nestas cerâmicas policristalinas, as propriedades de engenharia são controladas pela microestrutura, como densidade e tamanho de grão. A produção de cerâmicas com tamanho de grão controlado e com elevada densidade são difíceis de serem obtidas por meio da sinterização convencional. A sinterização em duas etapas é uma técnica utilizada para controle da microestrutura. O método utiliza duas etapas de sinterização no programa de sinterização. O material é primeiro aquecido a uma temperatura mais elevada para atingir uma densidade intermédia, em seguida, resfriado e mantido a uma temperatura mais baixa para a densificação, enquanto proporciona a vantagem de suprimir o crescimento de grãos. Neste trabalho foi estudada a sinterização em duas etapas proposta por Chen e Wang para pós de alumina comerciais com tamanhos de partícula na faixa de 0,73 a 2,16 m e com diferentes teores de óxido de alumínio (92,2, 96,1 e 99,7% em massa). A sinterização foi realizada em dilatômetro óptico para definição dos parâmetros de temperatura e tempo. Na sequência, duas linhas de estudo foram avaliadas, uma comparando-se os tratamentos de sinterização em duas etapas com a convencional para as três aluminas e outra com um planejamento fatorial da alumina com 99,7% em massa de Al2O3. As amostras foram caracterizadas pela determinação da densidade relativa e das medidas de tamanho de grão médio e propriedades mecânicas: módulo de resistência à flexão, módulo de elasticidade, tenacidade à fratura e microdureza Knoop. A partir dos resultados foram observados que os melhores programas de sinterização em duas etapas avaliados por dilatometria óptica foram os com maior temperatura e menor tempo na segunda etapa. A sinterização em duas etapas foi efetiva na redução do tamanho de grão médio da alumina com 99,7% em massa de Al2O3, reduzindo de 2,65 m da sinterização convencional para 0,94 m. Pela análise fatorial, foi verificado que para a densidade relativa, a temperatura e tempo da segunda etapa são significativos individualmente no valor da densidade, apresentando a temperatura o maior efeito. Já para o tamanho de grão, a interação da temperatura e tempo da segunda etapa é o que mais afeta no tamanho de grão médio. E por fim, sensíveis melhorias nas propriedades mecânicas foram identificadas para a alumina com 99,7% em massa de Al2O3 em um dos tratamentos de sinterização em duas etapas avaliado, como no módulo de resistência à flexão (melhoria de 285,96 para 302,63 MPa), na tenacidade à fratura (4,09 para 4,35 MPa.m0,5) e na microdureza Knoop (17,5 para 17,6 GPa), todos comparado à sinterização convencional; mesmo com maior porosidade, 2,36% na sinterização em duas etapas e 1,80% na sinterização convencional.

Orientador: Eugênio José Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T11:43:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VilasBoas_Bruna_M.pdf: 42430697 bytes, checksum: 87567412122ac22fa1c23e2b330933f0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Esta dissertação tem como finalidade avaliar a tixoconformabilidade das ligas Al- 4wt%Si-5wt%Zn, Al-5wt%Si-5wt%Zn, Al-6wt%Si-5wt%Zn. Para tanto, essas ligas foram submetidas a um tratamento térmico de globularização pelos tempos de 0s, 30s, 90s e 210s, na fração sólida de 45%, para assim, ocorrer o tixoforjamento em prensa excêntrica e em prensa pneumática. Posteriormente, foi feita a caracterização micro e macroestrutural das peças tixoconformadas. Em seguida, foram analisadas as propriedades mecânicas da peça tixoforjada através do ensaio de tração, e da análise da porosidade do material. Como resultado principal destaca-se que as três ligas apresentaram boas propriedades mecânicas após a tixoconformação e que as peças tixoconformadas na prensa pneumática apresentou melhores propriedades mecânicas do que a prensa excêntrica / Abstract: This dissertation aims to evaluate the thixoconformability of Al-4% Si-5% Zn, Al- 5% Si-5% Zn, Al-6% Si-5% Zn alloys. For this, these alloys were subjected to a heat treatment of globularization by the following periods of times 0s, 30s, 90s and 210s in the solid fraction of 45%, so that it can occurs the thixoforging in the eccentric press and the pneumatic press. Later on, it was made the characterization of micro and macrostructural thixoforged pieces. Next, we analyzed the mechanical properties of thixoforged pieces through tensile testing, and analysis of the porosity of the material. As a main result, it stands out that the three alloys showed good mechanical properties after thixoforming and thixoforged pieces in pneumatic press showed better mechanical properties than the eccentric press / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VEGA_Marcelo_2014.pdf: 9141409 bytes, checksum: fd60293925ed2e6a9d8df71ece7c06f5 (MD5) Previous issue date: 2014-08-18 / Financiadora de Estudos e Projetos / It is known that the formability of aluminum alloy AA1050 is not favored when sheets are produced by conventional rolling due to the appearance of intense cube texture {100} <100> after recrystallization heat treatment. The objective of this study was to investigate whether components of shear processes can improve this property. For this work two processes of plastic deformation introducing shear stresses were selected: Equal channel angular extrusion (ECAE) and asymmetric rolling; these processes were compared to conventional rolling. In conventional rolling deformation results mainly compressive stresses. In the ECAE process shear is induced in the intersection of two channels of the same geometry that intersect by an angle &#61542; In the asymmetric rolling the shear stress is basically increased due to the speed variation between the rolls. An AA1050 aluminum sheet produced by the twin roll casting process was used in this study. The deformations were performed basically in 4 paths: i) conventional rolling, 70% reduction, ii) ECAE 1-8 passes, iii) ECAE 1-4 passes followed by conventional rolling with reduction of 70% and iv) Asymetric Rolling with reductions 30-50%. The mechanical and microstructural characterization of the deformed state was performed and the formability after annealing heat treatment was studied. ECAE deformation reduced the grain size, which measured by EBSD and transmission electron microscopy yield 1 micrometer. The evolution of equivalent strain compared with the increase of the hardness indicated a grain size stabilization of the grain/cell after four ECAE extrusion passes. After 8 passes the fraction of high angle boundaries exceeded the low-angle boundaries, ie dynamic recrystallization occurred during deformation. The texture after one pass ECAE approached the ideal texture for a 120 ° ECAE die. For deformations with 4 - 8 ECAE passes, the texture evolved into scattering the orientations having the {111} plane parallel to the surface (&#61543; fiber), and into the formation of rotated cube {100} <110> and rotated Goss {110} <110> orientations. The conventional rolling after ECAE returned the orientations to typical rolling textures: brass, copper and Goss. Deformation by asymmetric rolling with a difference of tangential velocity of 1.2 imposed shear stress, but it was necessary to decrease the reduction rate from 10% to 5% per pass in order to appreciably modify the texture. Comparing the formability of the deformed material, it was observed that ECAE increased the penetration depth in the Erichsen test, while rolling decreased the Erichsen index. Asymmetric rolling reduced the intensity of texture and destroyed the symmetry of the crystallographic orientations. The asymmetric rolled sample presented better formability than the rolled samples. After annealing, the samples of conventional rolling, with or without ECAE pre - strain, showed typical textures of annealed laminated material with high cube texture type. The &#61543; fiber was not stable in the ECAE annealed samples. Although the overall texture intensity remained low, increasing ECAE deformation before heat treatment strengthened the Goss {110} <001> orientation. For the asymmetric rolling the fiber orientations <100>// ND was scattered and both rotated cube and cube orientations were present. The lowest index of planar anisotropy was obtained in the sample annealed after four ECAE passes, representing a lower tendency to fail, This sample also presented an index of penetration in Erichsen testing of the same order of conventionally rolled sheets. It has been shown that both ECA as the asymmetric rolling deformation can significantly modify the texture of deformation and annealing, and improve the characteristics of formability of aluminum alloy 1050. This processing step should be located at the end of mechanical forming process before final annealing. / Sabe-se que a estampabilidade em ligas de alumínio AA1050 não é favorecida quando as chapas são produzidas por laminação convencional devido ao surgimento de uma textura do tipo cubo {100}<100> de forte intensidade após tratamentos térmicos de recristalização. O objetivo do trabalho foi investigar se processos com componentes de cisalhamento podem melhorar esta propriedade. Para este trabalho foram selecionados dois processos de deformação plástica que introduzem tensões de cisalhamento: Extrusão em canal angular (ECA) e Laminação assimétrica (LA); esses processos foram comparados à laminação convencional. Na laminação convencional a deformação resulta principalmente de esforços de compressão. No processo ECA o cisalhamento é imposto na intersecção de dois canais de mesma geometria que se interceptam formado um ângulo &#61542;. Na laminação assimétrica o esforço de cisalhamento é introduzido devido à variação de velocidade entre os cilindros de laminação. Partiu-se de chapas de alumínio AA1050 produzidas pelo processo Caster. As deformações foram executadas basicamente em 4 esquemas: i) Laminação convencional com 70% de redução; ii) ECA rota A de 1 a 8 passes; iii) ECA rota A de 1 a 4 passes seguido por laminação convencional com redução de 70% e iv) LA com reduções variando de 30 a 50%. Foi realizada a caracterização mecânica e microestrutural do estado deformado e foi estudada a conformabilidade após tratamento térmico de recozimento. Na deformação por ECA foi observado a redução do tamanho de grão, que medido por EBSD e por microscopia eletrônica de transmissão foi de cerca de 1 &#956;m. A evolução da deformação equivalente comparada com o aumento da dureza indicou uma estabilização do tamanho de grão/célula a partir de 4 passes. Após 8 passes a fração de contornos de alto ângulo ultrapassou a de contornos de baixo ângulo, ou seja, ocorreu recristalização dinâmica durante a deformação. A textura após um passe de ECA se aproximou da textura ideal para matriz ECA de 120°. Mas para deformações com quatro e oito passes, a textura evoluiu para uma dispersão das orientações contendo os {111} paralelos à superfície da chapa (fibra &#61543;), o aparecimento de orientações do tipo cubo rodado (100)<011> e de Goss rodado {110} <110>. A laminação convencional após ECA provocou o retorno às orientações típicas de laminação: latão, cobre e Goss. A deformação por laminação assimétrica com uma diferença de velocidade tangencial de 1,2 impôs esforços de cisalhamento, porém foi necessário diminuir a redução por passes de 10% para 5% para que o cisalhamento adicional modificasse sensivelmente a textura. Comparando a estampabilidade dos materiais deformados, observou-se que a deformação ECA aumentou a profundidade da penetração no ensaio Erichsen, enquanto que a laminação diminuiu o índice Erichsen. A laminação assimétrica reduziu a intensidade de textura e destruiu a simetria das orientações cristalográficas. Esta amostra encruada apresentou estampabilidade superior à das amostras laminadas. Após o recozimento, as amostras de laminação convencional, com ou sem pré-deformação ECA apresentaram texturas típicas de material laminado recozido com alto índice de textura tipo cubo. Nas amostras ECA a fibra &#61543; não ficou estável e teve sua intensidade reduzida. Embora a intensidade de textura total tenha permanecido baixa, o aumento de deformação ECA antes do tratamento térmico reforçou a orientação Goss {110}<001>. Já a amostra de laminação assimétrica houve dispersão das orientações na fibra <100>//ND e tanto orientações cubo como cubo rodado estavam presentes. O menor índice de anisotropia planar foi obtido na amostra de 4 passes ECA recozida (representando uma menor tendência ao orelhamento) e um índice de penetração no ensaio Erichsen da mesma ordem de chapas laminadas convencionalmente. Demostrou-se que tanto a deformação ECA quanto a laminação assimétrica podem modificar significantemente a textura de deformação e de recozimento e melhorar as características de conformabilidade da liga de alumínio 1050. Esta etapa de processamento deve estar localizada no final do processo de conformação mecânica, antes do recozimento final.

Orientador: Eugenio Jose Zoqui / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T07:13:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lourencato_LucianoAugusto_D.pdf: 4117000 bytes, checksum: d85fa4a2f9e10a3f3b1d938cfe1b9949 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho apresenta uma análise da viabilidade do emprego de quatro ligas Al- Si-Mg como matéria-prima tixoconformável, e a utilização destas em tixoforjamento em prensa do tipo excêntrica em matriz do tipo aberta. As quatro ligas Al-Si-Mg, com 1, 2, 4 e 7wt%Si e 0,5wt%Mg, foram produzidas por ultra-refino (adição de Al-5wt%Ti- 1wt%B), e a avaliação da tixoformabilidade foi efetuada em quatro etapas distintas: ensaios de globularização sob duas frações sólidas e quatro tempos distintos; ensaios de viscosidade nas mesmas condições; ensaios de tixoforjamento e ensaios de tração da peça tixoforjada. Uma das principais inovações do trabalho é a execução do tixoforjamento em prensa excêntrica com a matriz do tipo aberta. Os resultados mostraram o melhor efeito do refino para ligas com teores de Si inferiores a 4%. A avaliação morfológica realizada, baseada nos valores de RQI, mostrou que não há grande variação morfológica para os distintos tempos de globularização, sugerindo que a liga Al-4,0wt%Si-0,5wt%Mg é a condição mais adequada para o tixoforjamento. A morfologia da fase sólida é o principal fator para o controle do comportamento viscoso. Ligas com menores fs e morfologia globulares apresentam menores valores de viscosidade aparente. Os ensaios de tixoforjamento mostraram que a força necessária em sua execução é praticamente constante, independentemente do tempo de globularização e fração sólida. O maior tempo de tratamento induziu à peça maior quantidade de rebarbas, além de tornar mais difícil a execução. Ligas com 45% de fração sólida apresentaram um melhor preenchimento de matriz. Resultados também mostraram que as ligas tixoforjadas a um menor tempo de globularização em menor fração sólida apresentaram melhores limites de escoamento. A liga 4wt%Si submetida ao tratamento de globularização com o tempo de 0s para a fs 45% apresentou a melhor morfologia (RQI-0,58), a melhor viscosidade (1,7 . 105Pa.s), a melhor tixoformabilidade e bom limite de escoamento (115MPa). / Abstract: This thesis presents an analysis of the feasibility of employment of four Al-Si-Mg alloys as thixoforming raw material, and the use these alloys in thixoforging in an eccentric press using a matrix-type open. The four Al-Si-Mg alloys, with 1, 2, 4 and 7wt% Si and 0.5 wt% Mg, were produced by ultra-refining (addition of Al-5wt% Ti-1wt% B), and the evaluation of the thixoformability was made in four distinct stages: testing the globularization under two solid fractions and four different times; trials of viscosity under the same conditions; thixoforging tests and tension tests of the thixoforged piece. One of the main innovations of the work is the implementation of thixoforging in an eccentric press with the matrix-type open. The results showed the best effect of refining for alloys with lower levels of Si to 4%. The morphological evaluation performed, based on values of RQI, showed that there is little morphological variation to the different times of globularization used, suggesting that Al-4,0wt% Si-0,5wt% Mg is the best condition for thixoforging. The morphology of the solid phase is the main factor for the control of the viscous behavior. Alloys with lower fs and globular morphology presents lower values of viscosity. Thixoforging tests showed that the force required for its implementation is almost constant, regardless globularization and solid fraction. The longest time of treatment led to a greater overflow in the piece, and more difficult to implement the thixoforging operation. Alloys with 45% of solid fraction had better filling behaviour in the matrix. Results also showed that the thixoforged pieces with lower globularization time and lower solid fraction had higher yield strain. The 4wt% Si alloy subjected to the globularization treatment at time of 0s for 45% fs presented the best morphology (RQI-0.58), the best viscosity (1.7 105Pa.s), the best and good thixoformability behaviour and the a good yield strain (115MPa). / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica