Orientadores: Ana Maria Martinez Nazar e Jean Jacques Ammann / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T02:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hein_LuisRogeriodeOliveira_D.pdf: 26678950 bytes, checksum: 210f2815f8a6929d74730d86f2becb68 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O estudo das relações entre a zona de estiramento e a tenacidade à fratura dos materiais para uso em estruturas mecânicas tem encontrado grande interesse no meio científico e tecnológico. Entretanto, grandes restrições vêm sendo encontradas quanto à adoção de técnicas para sua avaliação, o que tem implicado em uma pequena quantidade de trabalhos sobre a geometria dessa região. Desta forma, este trabalho visa o desenvolvimento de um método para análise da superfície da zona de estiramento, baseado nos conceitos das medições de paralaxe e em técnicas de processamento digital de imagens, buscando estabelecer critérios mais precisos para a definição de seus limites naturais e estudar a evolução de sua geometria, através da análise de perfis. O algoritmo para reconstrução tridimensional foi inteiramente desenvolvido dentro do ambiente gráfico do programa KHOROS, criado por pesquisadores da New Mexico University. Empregando-se técnicas de observação em microscópio eletrônico de varredura especialmente adaptadas para este trabalho, foram fotografados pares estereoscópicos de zonas de estiramento formadas em superfícies de fratura de amostras da liga AI 7050, obtidas em ensaios mecânicos para determinação do CTOD crítico, seguindo orientações do método EGF PI-87-D. Assim, foram obtidos perfis de elevação que permitiram realizar medições de parâmetros como a largura e a altura da zona de estiramento, bem como estudar a evolução de sua geometria. A zona de estiramento apresenta relevo muito acidentado, o que provoca uma dispersão natural dos resultados, apesar do emprego de uma definição consistente para a identificação de seus limites. Conclui-se que os perfis da região, desde que sob estado de deformação plana, podem ter sua geometria média descrita pela forma de uma semi-parábola. Esses resultados levaram a concluir que a metodologia e o algoritmo desenvolvidos têm aplicação viável na fractografia quantitativa / Abstract: The study about stretch zone and materiaIs fracture toughness behaviour has been found remarkable interest in the science and technology field. Moreover, there are many restrictions about the use of measurement techniques, noted by a low number of published works related to stretch zone geometry. The goal of this research is to develop a method for stretch zone surface analysis, based on parallax measurement theory using digital image processing techniques, to stablish accurated criteria for its natural boundaries detinition and to study its geometrical evolution, by profilometric analysis. The three-dimensional reconstruction algorithm has been fully developed using the graphic interface of KHOROS program, created by New Mexico University researchers. By means of particular scanning electron microscopy techniques, stretch zone stereo pairs of AI 7050 alloy fracture surfaces were photographed as indicated by EGF Pl-87-D method. These fracture surfaces were obtained from CTOD testing. The reconstructed surfaces were analysed by means of profiles, to measure width and heigth parameters of the stretch zone and to study its geometry. Because the complex stretch zone surface topographies, it was observed a large but natural dispersion of size data, despite the use of a reliable definition for region boundaries identification. So, it is concluded that stretch zone profiles mean geometry, under plane strain, can be described by the semi-parabolic shape. Finally, the results let to conclude that developed methodology and algorithm has viable use for quantitative fractographic analysis / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T03:11:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_UlissesMiguelde_M.pdf: 6146675 bytes, checksum: a098d7fa360e3318b0d61cda9715b8af (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O laser atualmente é uma eficiente ferramenta para tratamentos de superficie, atingindo uma área restrita, ou seja, alterando propriedades das regiões superficiais sem alterar o material como um todo. Dentre os tratamentos superficiais com laser pode citar-se a Formação de ligas de Superficie (Alloying) e o Formação de Ligas de Camadas Superficiais (Cladding). Esses processos, em função da pequena área afetada pelo calor, propiciam condições para a solidificação rápida, favorecendo precipitação de fases fora do equilíbrio e refino de grão. Essas alterações superficiais podem melhorar a resistência ao desgaste e dureza. O presente trabalho analisa o processo de Formação de ligas de Superficie (Alloying) de uma liga AI Ni sobre substrato de alumínio comercialmente puro. A nova liga de superficie formada é avaliada através da análise da microestrutura resultante, dureza, variação da concentração de Ni na camada e resistência à corrosão / Abstract: Nowadays the laser is an efficient toa} to treat surfaces, getting to a restricted area by altering the propertie~ of thore &lperncial area~, without altering the ma.terial a.~ a. whole. Among~t the superficial laser treatments one can menrion Alloying and Cladding. These processes, because of the small heat affected area, allow conditions to a rapid solidification, favoring the precipitation of phases out of equilibrium and grain refinement. These surface alterations can increase the resistance to wearing and the hardness. The present work analyses the laser AIloying of a AlNi compound over a commercially pure AI substrate. The newly formed surface compound is evaluated by an analysis of the resulting microstruture, porosity, hardness, variation of the Ni concentration in the layer and resistance to corroslon / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Rezende Gomes dos Santos, Ricardo Fuoco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-08T07:46:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kolososki_Jorge_M.pdf: 7343986 bytes, checksum: 91fb9f7d500f8f650a42e7e445885c96 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Durante o vazamento dos moldes, o fluxo de metal através dos canais está sujeito a grande turbulência, gerando filmes de óxidos devido a exposição ao ar. Estes óxidos podem permanecer nas peças fundidas como descontinuidades, prejudicando as propriedades, em particular a resistência mecânica e a dutilidade. São apresentados os principais conceitos e as principais recomendações existentes na literatura para o projeto dos sistemas de canais de ligas com elevada tendência à oxidação, como as ligas de alumínio. Estes princípios e recomendações foram utilizados para projetar seis diferentes sistemas de canais para o preenchimento de placas na posição vertical, utilizando liga de alumínio UNS A03560. A avaliação do grau de turbulência alcançado em cada um dos sistemas de canais projetados foi feita através da maior ou menor geração de inclusões de óxidos, medida através de ensaios de flexão de corpos-de-prova retirados diretamente das placas. São apresentados os resultados destes ensaios de flexão e evidências de inclusões de óxidos nas fraturas dos corpos-de-prova ensaiados / Abstract: During mould pouring, metal flow in runner system is submitted to large turbulence and air contact, producing oxide films. This oxide is incorporated to cast products as inclusions and discontinuities, reducing noticeably mechanical strength and ductility. The principal concepts and literature recommendations for the best runner system project applied to alloys with high oxidation tendency, like aluminum alloys, were presented in this work. This information was used to project six different runner systems for plate casting in vertical position, considering aluminum alloy UNS A03560 as the cast metal. The evaluation of turbulence degree reached in each one of the systems was made by oxide inclusion classification, comparing results of three-point bend tests in specimens obtained from the six plate cast procedures. Mechanical test results and oxide inclusion evidence in fracture surface of those broken specimens are presented. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Eugenio Jose Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:09:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Benati_DaviMunhoz_M.pdf: 9368625 bytes, checksum: 4c58a987840759e499c7fd1c0db0d7f6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho teve co:mo objetivo avaliar a tixoconformabilidade de ligas Al-Xwt%Si2,5wt%Cu-0,5wt%Mg, abrangendo desde a obtenção das ligas tixofundidas até sua completa caracterização em termos de macro e microestrutura e comportamento viscoso. Ligas Al-1,Owt%Si-2,5wt%Cu-0,5wt%Mg, Al-2,Owt%Si-2,5wt%Cu-0,5wt%Mg, Al-4,Owt%Si2,5wt%Cu-0,5wt%Mg e Al-7,Owt%Si-2,5wt%Cu-0,5wt%Mg foram produzidas via ultra-refino de grãos utilizando o refinador Al-5,Owt%Ti-l,Owt%B. Os materiais foram submetidos a tratamentos térmicos de reaquecimento pelos.tempos de Os, 30s, 90s e 21Os, para duas condições de frações sólidas, 45% e 60%. As ligas contendo 1,Owt%Si, 2,Owt%Si e 4,Owt%Si mostraram-se. bastante próximas em termos de viscosidade aparente, no entanto, a liga com 4,Owt%Si apresentou melhor desempenho em termos de globularização, expressa pelo RQI. Já a liga contendo 7,Owt%Si mostrou-se dendrítica para todas as condições estudadas, o que dificulta sua aplicação nos processos de tixoconformação Os tempos de tratamento térmico agem no sentido de promover a globularização das partículas de fase primária, de forma que os melhores resultados de viscosidade foram alcançados para ligas submetidas aos tempos de 21 Os. As frações sólidas de 45% e 60% não apresentaram diferenças significativas em termos de RQI, porém as ligas contendo menor fração sólida apresentaram melhor desempenho em termos de viscosidade aparente, da ordem de 105Pa.s / Abstract: The goal of this work was to evaluate the thixoformability of Al-Xwt%Si-2.5wt%CuO.5wt%Mg alIoys, including the thixocasting of all alloys and their complete characterization in terms of macro and microstructures and rheological behavior. Al-l.0wt%Si-2.5wt%CuO.5wt%Mg, Al-2.0wt%Si-2.5wt%Cu-0.5wt%Mg, Al-4.0wt%Si-2.5wt%Cu-0.5wt%Mg and Al-7.0wt%Si-2.5wt%Cu-0.5wt%Mg alloys were produced by ultra-refining by addiction of Al5.0wt%Ti-1.0wt%B master alIoy. The materials were submitted to re-heating treatment for Os, 30s, 90s and 2l0s in two conditions, 45% al!d 60% of solid fraction. 1.0wt%Si, 2.0wt%Si and 4.0wt%Si alloys showed very similar results for apparent viscosity, however the 4.0wt%Si alloy showed better performance in terms of globularization, measured by RQI. Thixocast 7.0wt%Si alloy presented dendrictic structures for alI conditions analyzed, making its application too difficult for thixoforming processes. Re-heating treatment times promote the solid phase particles globularization, so that the alloys treated during 210s achieved better results for apparent viscosity. Both 45% and 60% solid fractions did not show significant differences in terms of RQI, but the alloys containing lower solid fraction showed better performance for apparent viscosity, in the order of 105Pa.s / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Eugênio José Zoqui / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T12:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Proni_CeciliaTerezaWeishaupt_D.pdf: 55722572 bytes, checksum: 10691f753ab9afe3b7c239b9adc77eaa (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A tixoconformação, processamento de ligas metálicas no estado semissólido, é essencialmente governada por três fatores: a termodinâmica e a cinética da transformação sólido-líquido, o efeito desta transformação na morfologia da fase sólida remanescente na pasta, e a combinação de ambas no comportamento reológico do material. No entanto, cada um destes fatores tem sido reportado na literatura de forma isolada. Diante das várias possibilidades existentes de alterações em parâmetros químicos e físicos para se obter uma microestrutura não dendrítica e tixoconformável, este trabalho visa avaliar o efeito da taxa de aquecimento sobre a globularização da fase primária de ligas de alumínio hipo-eutéticas, obtidas via lingotamento convencional, e o consequente efeito sobre a viscosidade. Para tanto, cumpriu-se as seguintes etapas: 1) Caracterização composicional, termodinâmica e microestrutural de diversas ligas potenciais para se constituírem como matérias primas para processos de tixoconformação, notadamente as ligas Al-Si (A356), Al-Cu (AA2011 e AA2014) e Al-Zn-Si (Al-5wt%Zn-5wt%Si); 2) Fabricação de lingotes das ligas Al-Si e Al-Zn-Si; 3) Avaliação da evolução morfológica via metalografia das ligas somente fundidas e após reaquecimentos nas frações sólidas escolhidas sob várias taxas de aquecimento; 4) Avaliação do comportamento reológico via ensaios de compressão à quente sob as mesmas condições, de forma a avaliar o comportamento viscoso em várias condições próximas às condições de trabalho industrial. Como resultado dos experimentos e análises feitas, foi demonstrado que, independentemente da faixa de temperatura de trabalho ao redor de uma temperatura operacional, da taxa de cisalhamento imposta, ou da morfologia da microestrutura original fundida (dentro de parâmetros mínimos exigidos para tixoconformação), a taxa de aquecimento mais indicada para o processamento está ao redor de 50°C/min (aproximadamente 0,8°C/s). Assumindo esta taxa de aquecimento, todos os outros fatores convergem para permitir que processos industriais de tixoconformação possam acontecer sem muito rigor operacional, minimizando custos com equipamentos (e sistemas de controle associados), possibilitando assim a obtenção de peças mais uniformes / Abstract: Thixoforming, the act of processing metallic alloys in the semisolid state, is essentially governed by three factors: the thermodynamics and kinetics of the solid-liquid transformation, the effect of this transformation into the morphology of the remaining solid phase in the slurry, and the combination of both in the rheological behavior of the material. However, each of those factors has been studied independently in the literature. With several existing possibilities for the chemical and physical parameters used to obtain a thixoformable and no dendritic microstructure, this work aims to evaluate the effect of the heating rate over the globularization of the primary phase of hypoeutectic aluminum alloys, obtained via conventional pouring, and the resulting effect over viscosity. To do so, the following stages were completed: 1) Compositional, thermodynamical and microstructural characterization of several potential alloys to be used as raw material to thixoforming processes, notably the alloys Al-Si (A356), Al-Cu (AA2011 and AA2014) and Al-Zn-Si (Al-5wt%Zn-5wt%Si); 2) Manufacture of the alloys ingots Al-Si and Al-Zn-Si; 3) Evaluation of the morphologic evolution using metallography of the as cast alloys and after reheating the chosen solid fractions under various heating rates; 4) Evaluation of the rheological behavior using hot compression tests under the same conditions, in order to study the viscous behavior in several conditions close to industrial procedure. The experiments and analysis conducted have demonstrated that the heating rate better suited for processing is close to 50°C/min (approximately 0,8°C/s), independently of the working temperature range around a operational temperature, the shearing rate applied or the morphology of the original as cast microstructure (within the minimum parameters demanded by thixoforming). Assuming this heating rate, all other factors converge to allow industrial thixoforming processes to happen without much operational rigor, lowering equipment costs (and related control systems), allowing for the attainment of more uniform pieces / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica

Orientador: Eugênio José Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T19:24:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula_LeandroCassiode_M.pdf: 11868477 bytes, checksum: 50ec26b022fc4e33bbc8a761b91efff5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A tecnologia de semissólidos normalmente utiliza ligas de alumínio de alto teor de silício como matéria-prima. Ligas contendo médio teor de silício, como a A355.0 (Al-5wt%Si-1,0wt%Cu-0,6wt%Fe-0,4wt%Mg) não são disseminadas para esta aplicação. Determinar se esta liga em particular pode ser utilizada como matéria-prima para estes processos é o principal objetivo deste estudo, para tanto foram produzidos lingotes utilizando refinador de grãos (Al - 5,0wt%Ti - 1,0wt%B) combinado a agitação eletromagnética durante o lingotamento estanque. Por meio das simulações do software Thermo-Calc® e ensaios de DSC e DTA, a temperatura de transição de sólido para líquido foi mapeada a fim de se obter o melhor comportamento semissólido e, consequentemente, a melhor temperatura de tixoconformação. As ligas foram submetidas a tratamentos térmicos de globularização nas condições de 0 s, 30 s, 60 s, 90 s e 120 s, para as frações sólidas de 45% e 60%, temperaturas de 595 °C e 575 °C, respectivamente, para avaliar a estabilidade do material na faixa semissólida. Foram realizadas as caracterizações em termos de micro e macroestrutura dos lingotes e das amostras reaquecidas. Em seguida, os ensaios de viscosidade foram realizados obedecendo às mesmas condições do tratamento térmico de globularização. Assim, em todas as condições estudadas, a liga A355.0 apresentou valores estáveis de tamanho de grão, tamanho de glóbulo, circularidade e viscosidade, tornando desnecessário o controle extremamente preciso desses parâmetros em processos industriais. Desta maneira, a liga A355.0 com refinador e agitação eletromagnética pode ser usada em tixoconformação / Abstract: The technology of semi-solid typically uses aluminum alloys of high-grade silicon as raw material. Alloys containing medium silicon content, such as A355.0 (Al-5wt%Si-1,0wt%Cu-0,6wt%Fe-0,4wt%Mg) are not disseminated for this application. Determining whether this alloy in particular can be used as raw material for these processes is the main objective of this study; therefore, ingots were produced using grain refiner (Al - 5,0wt%Ti - 1,0wt%B) combined with electromagnetic stirring during the tight casting. Through simulations of the Thermo-Calc® software and tests DSC and DTA, the transition temperature from solid to liquid was mapped in order to get the best semisolid behavior and, consequently, the best thixoforming temperature. The alloys were submitted to heat treatments globularization the conditions of 0 s, 30 s, 60 s, 90 s and 120 s, for solid fractions of 45% and 60%, temperature of 595 ° C and 575 ° C, respectively, to evaluate the stability of materials in semi-solid range. Characterizations were carried out in terms of micro and macrostructure of the ingots and of the reheated samples. Then the viscosity tests were carried out by following the same conditions of the heat treatment globularization. Under all conditions studied, the A355.0 alloy showed stable values of grain size, globule size, circularity and viscosity, making it unnecessary to control these parameters with extreme precision in industrial processes. Therefore, the A355.0 alloy with refiner and electromagnetic stirring can be used in thixoforming / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Eugenio José Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T17:22:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peres_Gustavo_M.pdf: 111652951 bytes, checksum: c9dbda5e8dc0115d433971c0cb37b4c1 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente projeto avaliou a tixoconformabilidade de ligas a base de Al-Si-Zn, tendo em vista sua aplicação em escala industrial no que tange a processos de tixoconformação, ou seja, processos que envolvam sua conformação no estado semi-sólido. Para tal objetivo as ligas foram preparas e produzidas em laboratório, fixando-se sua composição química em 5% (em massa) de zinco e variando-se a massa de silício em 3%, 4%, 5% e 6%. Para a produção desse material foi utilizada matriz apresentando agitação eletromagnética em seu interior, visando à agitação da matéria-prima desde seu estado fundido até sua solidificação. Após a produção das matérias primas, estas foram reaquecidas a temperatura semi-sólida utilizando-se como base dois valores, 45% e 60% de fração sólida e estabilizadas a essas temperaturas durante tempos de 0, 30, 90 e 210 segundos. Após o reaquecimento parte da amostras foram resfriadas rapidamente em água para "congelamento" da microestrutura e posterior análise metalográfica, já outra parte das amostras foram submetidas a ensaios de compressão a quente para avaliação de sua viscosidade. Como resultado final observou-se que as ligas apresentaram pouca variação de propriedades, seja tamanho de grão ou viscosidade, para todas as condições estudadas porém, a liga Al-5wt%Si- 5wt%Zn (45% de fração sólida, 30 à 90 segundos de globularização) apresentou uma viscosidade um pouco mais baixa em comparação com as demais condições analisadas, sendo a liga com maior potencial de aplicação em processos de tixoconformação em larga escala. Além disso, a baixa variação de viscosidade observada entre as diversas configurações estudadas é outro ponto de favorecimento a aplicação dessas ligas em reofundição, dada a baixa necessidade de controle preciso de parâmetros como temperatura de fração sólida ou tempo de globularização para conformação, o que é desejável em processos industriais / Abstract: The present project evaluated the thixoformability of Al-Si-Zn alloys, in order to verify their industrial application range in process of thixoforming, it means, processes that use forming at semi-solid state. To achieve this goal the alloys were prepared and produced in laboratory, fixing their chemical composition in 5% (in mass) of zinc and varying the mass of silicon in 3%, 4%, 5% and 6%. To produce the feedstocks was used matrix presenting electromagnetic stirring to provide the best microstructure to the slurries. After having the castings produced, they were re-heated to semi-solid condition, based on two temperatures, 45% and 60% of solid-fraction of the material, then they were stabilized at such temperatures during times of 0, 30, 90 and 210 seconds. After being re-heated, part of the castings were quenched in water for "freezing" of their microstructure and posterior metallographic analysis, moreover the remaining castings were submitted to hot compress tests to evaluate their viscosity as well. As final result could be observed that all alloys presented a low variation of properties (grain size, viscosity etc), for all the conditions analyzed however, the Al-5wt%Si-5wt%Zn alloy (45% of solid-fraction, 30 to 90 seconds of globularization) presented the lowest viscosity in comparison with the other conditions studied, so this alloy is the one that presents the biggest potential to be applied in thixoforming processes in wide scale. Furthermore, the low level of viscosity variation noticed all over the conditions analyzed is another relevant factor that put these alloys in a good level concerning rheocasting, due to the non-necessity of a rigid control of parameters like solidfraction temperature or globularization time, which is desirable at industrial processes / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

The occurrence of hot tearing during solidification is one of the major factors influencing both the quality and productivity of aluminum castings. In order to reduce the formation of hot tears, quantitative information regarding both hot tearing formation and semi-solid deformation is essential. In this study, the mechanisms of hot tearing and semi-solid deformation have been investigated via two novel techniques: x-ray micro-tomography on material deformed in the semi-solid region, and development of a three phase microstructural model based on a geometry derived from a Voronoi diagram with rounded corners and porosity. Numerical techniques were utilized to quantify both the size evolution and orientation of internal damage relative to void growth. In order to conduct the above research, a new semi-solid tensile deformation methodology was devised which uses a two thermocouple control technique to enable accurate measurement of semi-solid tensile strength and ductility. The experimental work was conducted on the aluminum – magnesium alloy AA5182 in the as-cast and hot isostatic pressing (HIP) states. The x-ray micro-tomography technique was used to observe that semi-solid deformation is accommodated by internal damage via growth of as-cast porosity and the nucleation of new damage-based voids. As the volume fraction of damage increases, the growth of voids occurs in an orientation perpendicular to the loading direction, both through expansion within the grain boundary liquid and via coalescence between voids. The damage then localizes, causing failure. The finite element semi-solid microstructural model was used to explore the effects of fraction solid, fraction porosity, and grain size on semi-solid constitutive behaviour. The simulations revealed that increased grain size and fraction porosity lead to a reduction in flow stress for a given fraction solid. Furthermore, local strain accumulation was linked to hot tearing, since strain localizes in the liquid very early in the deformation process. Based on the model predictions, a new constitutive relationship was developed over the range 0.75 < fs < 0.95. Together, these two techniques have provided powerful new insight, such as the critical role played by as-cast porosity, on the phenomena of hot tearing and semi-solid deformation in aluminum alloys. / Applied Science, Faculty of / Materials Engineering, Department of / Graduate

A method has been developed to produce grain sizes as low as 5µm in β-CuAlNi alloys and the effect of grain size on mechanical and strain-memory properties was studied. The thermomechanical treatment procedure involved two. sequential warm working and recrystallization steps at 600° C and 800° C respectively on eutectoid alloys. Three different eutectoid alloys, two with Ms temperature of around 0°C and one with Ms = 220° C were used for the present studies. Even at fine grain sizes, the specimens produced were of single β- phase type without any second phases. Two-stage characteristic stress-strain curves were obtained for most of the specimens in both the strain memory and pseudoelastic states. It was found that the ultimate tensile strength and strain to failure increased with decreasing grain size according to a Hall-Petch relationship down to a grain size of 5µm with the exception of one alloy. Fracture strengths of 1,200 MPa and fracture strains of 10% could be obtained. It was found that the major recovery mode, whether pseudoelastic or strain memory, did not have any significant effect on the total recovery obtained. Recovery properties were not affected significantly by decreasing grain size. Approximately 86% recovery could be obtained for an initial applied strain of 5% at a grain size of around 10µm. Grain refinement increased the fatigue life considerably, possibly due to high ultimate fracture strength and ductile fracture mode. Fatigue life of 275,000 cycles could be obtained for an applied stress of 330 MPa and a steady state strain of 0.6%. Most of the fractures are due to intergranular-type brittle fracture. At fine grain sizes, transgranular-type brittle fracture and microvoid coalescence-type ductile fracture dominated the fracture mode. Oxygen segregation at grain boundaries is the possible explanation for the different mechanical properties shown by different alloys in the present work by being a major factor in causing intergranular-type fracture. / Applied Science, Faculty of / Materials Engineering, Department of / Graduate

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T15:19:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinheiro_FrancioniGomes_M.pdf: 4724053 bytes, checksum: 96f025d7f0e3e288c1b9b2379de497e9 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo avaliar a viabilidade técnica da fabricação e utilização do componente de motor (espaçador do ventilador) empregando tecnologia de materiais celulares. Foi empregado processo de tixoinfiltração em pré-formas pós-removíveis de NaCl em estado livre, tendo como matéria prima a mesma liga A356.0 da peça atual (fabricada por fundição convencional). Foi projetada e construída uma nova matriz metálica para se adaptar ao novo tipo de processo. Foram analisados parâmetros de processo como a granulometria do agente bloqueador (NaCl), a proporção da liga e do agente bloqueador e a distribuição de massa do alumínio disposto na matriz. Análises da qualidade dos componentes porosos e dos benefícios na manufatura demonstraram que o processo de tixoinfiltração é tecnicamente viável, com a obtenção de produtos com peso da ordem de 50% do peso do produto convencional, e dimensões finais adequadas, eliminando processos de usinagem e reduzindo tempo de fabricação do componente. Testes de montagem e funcional demonstraram bom desempenho quando submetido às condições de compressão exercidas na montagem e em teste preliminar em motor em funcionamento. Conclui-se que o processo é viável, que produtos mais leves podem ser obtidos em menor tempo de fabricação, mas ajustes visando maior resistência à compressão são necessários e servem como sugestão para futuros estudos / Abstract: This study aims to evaluate the feasibility of the manufacturing and utilization of an engine component (spacer fan) produced by cellular materials technology. The process used was thixoinfiltration of the alloy A356.0 into pre-forms of loose NaCl particles. This alloy is currently used for the production of the conventional cast parts. It was design and built a new metallic tooling to fit the new process. Process parameters were analyzed as the particle size of the space holder (NaCl), the ratio of metal/space holder weight content and the alloy mass distribution inside the metallic tooling. Analysis of the quality of porous parts produced and the benefits in the new process for their manufacture showed that the thixoinfiltration process is technically feasible, resulting products with 50% lowest weight if compared with current cast part and with near net shape, eliminating machining operations and reducing the manufacturing time. Assembly and functional tests showed good performance of the porous part when submitted to conditions of compression, due to assembly and preliminary engine running test. It is possible to conclude that the thixoinfiltration process is feasible, lighter products with reduced manufactuing time can be obtained, but further process adjustments to aim compression resistance are necessary and it is left here as a suggestion for future studies / Mestrado / Manufatura / Mestre em Engenharia Automobilistica