Tese de mestrado. Engenharia Biomédica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007

Estágio realizado na Medmat Innovation - Biosckin Molecular and Cell Therapies, S.A. / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Orientador: Antonio José Ramirez Londono / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T13:37:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TorresLopez_EdwarAndres_D.pdf: 14707024 bytes, checksum: 982b5dbc99d5f7bbef2ea2c34019eea4 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho foram realizadas juntas soldadas dissimilares de aço carbono AISI SAE 1020 e a liga de alumínio AA6063-T5, com 2 mm de espessura, empregando o processo de soldagem por atrito com pino não consumível (SAPNC). As juntas soldadas a topo foram realizadas empregando ferramenta de WC-14Co, com diâmetro de ombro e pino de 25,0 e 5,7 mm, respectivamente, e comprimento de pino de 1,35 mm. Foram empregadas velocidades de rotação e avanço de 300 RPM e 150 mm.min-1, respectivamente, para três deslocamentos da ferramenta: +0,5, +1,0 e +1,5 mm. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura e de transmissão, difração de elétrons retroespalhados (EBSD), espectrometria de raios X dispersiva em energia (X-EDS) e difração de raios X (DRX). Para relacionar os parâmetros de soldagem com a microestrutura das juntas soldadas, foram elaborados os perfis da história térmica durante a soldagem. Juntas soldadas consolidadas foram obtidas para deslocamentos tangenciais da ferramenta (DT) de +1,0 e +1,5 mm, sendo descartado o DT de +0,5 mm por resultarem em penetração heterogênea ao longo da junta. As juntas realizadas no presente trabalho podem ser consideradas como de baixo aporte térmico. Esta condição evitou a formação da denominada zona de menor dureza na zona termicamente afetada (ZTA) do lado do alumínio e de compostos intermetálicos AlxFey na interface alumínio-aço. Na zona misturada, foram obtidas evidências da presença de dois mecanismos de recristalização dinâmica diferentes. No lado de avanço da zona misturada foi identificado o mecanismo de recristalização dinâmica geométrica, enquanto no lado de retrocesso o mecanismo ativo foi recristalização dinâmica continua / Abstract: In this work dissimilar AISI SAE 1020 mild steel and aluminum alloy AA6063-T5 joints, with 2 mm thickness, were friction stir welded (FSW). The welded joints were conducted employing WC-14Co tools, with shoulder and pin diameter of 25.0 and 5.7 mm respectively, and pin length of 1.35 mm. Rotation and weld speeds of 300 RPM and 150 mm.min-1 were employed, for three tool offsets: 0.5, 1.0 and 1.5 mm. The microstructural characterization was performed through optical, scanning and transmission electron microscopy, electron backscatter diffraction (EBSD), energy dispersive X-ray spectroscopy (X-EDS) and x-ray diffraction (DRX). In order to correlate the welding parameters with the final microstructure of the joints, thermal history profiles were collected during welding. Consolidated welded joints were obtained for tool offsets (DT) of +1.0 and +1.5 mm, being discarded the +0.5 mm offset by to produce heterogeneous penetration along the welded joint. The joints made in this work can be considered as low-heat input. This condition prevented the formation of the so-called low hardness zone in heat affected zone (HAZ) aluminum side, and the formation of intermetallic compounds AlxFey in the aluminum-steel interface. In the stir zone evidences of the presence of two different dynamic recrystallization mechanisms were observed. In the advance side of the stir zone, the geometric dynamic recrystallization was identify as working mechanism, while in retreating side of the stir zone, the active mechanism is the so-called continuous dynamic recrystallization / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

O presente trabalho de mestrado teve como meta realizar um estudo do comportamento do cobre particulado em ensaios tribológicos do tipo pino contra disco. O cobre é atualmente utilizado em até 15% em massa das pastilhas de freios automotivos e tal utilização é responsável pela emissão de até 70% do cobre particulado presente no ar. Devido ao caráter carcinogênico do cobre, se faz necessária sua substituição. Foram realizados ensaios tribológicos pino disco com adição de diferentes meios interfaciais. Foram utilizados pares tribológicos aço/aço, em ensaios a seco de pino contra disco com adição de meio interfacial nanoparticulado de óxido de ferro, grafite e de cobre metálico em diferentes granulometrias (400 m, 20 m e 50 nm). Após os ensaios, amostras das superfícies de pinos e discos para cada uma das adições de cobre, bem como para a condição sem adição de meio interfacial, foram caracterizadas utilizando técnicas de microscopia eletrônica de varredura, de forma a entender o comportamento das partículas de cobre e sua contribuição para o coeficiente de atrito. As adições de cobre obtiveram os maiores coeficientes de atrito, e entre elas os coeficientes de atrito foram mais altos durante todos os ensaios para a adição de 50 nm, seguido de 20 m e 400 m. A análise das superfícies tribológicas em MEV mostrou heterogeneidade das superfícies ensaiadas em relação à presença de debris oxidados e camadas compactas. Observou-se a presença de cobre apenas nas superfícies ensaiadas com adição dos cobres de 50 nm e 20 m. A presença de um filme óxido compacto e contínuo foi observada apenas nas superfícies tribológicas ensaiadas sem adição de meio interfacial e com adição de cobre a 400 m. / The purpose of this work was to investigate the behaviour of particulate copper in pin on discs tribotests. Copper is present in up to 15% in mass of brake pads composition, and it is responsible for the emission of up to 70% of the particulate copper present in airborne emissions. Due to its carcinogenic character, its replacement is considered necessary. Pin on discs tribotests were performed with the addition of different interfacial medias. The tribopair used was steel/steel, in dry sliding condition with the addition of nanoparticulated magnetite, graphite, and metallic copper in different granulometries (400 m, 20 m and 50 nm). After the tribotests, samples of both pin and disc surfaces for each of the copper additions, as well as a the condition with no interfacial media addition, were characterized using scanning electronic microscope techniques, in order to understand the behaviour of copper particles and their contribution to the friction coefficient. The three copper additions presented the highest friction coefficients among all additions; the highest friction coefficient was obtained by the smallest granulometry, 50 nm, followed by 20 m and 400 m. The analysis of the tribosurfaces using SEM showed the surface heterogeneity regarding the presence of oxide debris and compact layers. The presence of copper was only observed for the additions of the copper powders of 50 nm and 20 m. The presence of an oxide continuous and compact film was only observed for the tribosurfaces with no interfacial media addition and the addition of the copper with 400 m.

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-11-08T18:33:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gatamorta_Fabio_M.pdf: 4781935 bytes, checksum: 65f15f84c18d74da8cad546219a2f994 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O trabalho apresenta o desenvolvimento de processo de obtencao de espumas sintaticas da liga de aluminio AA2011 a partir da sua infiltracao, no estado semi-solido tixotropico, em preformas porosas de microesferas ocas de vidro sinterizadas. E analisada a influencia de parâmetros de processo na qualidade final do produto. Os parametros de processo variados foram: a temperatura para a infiltracao e o estado inicial da estrutura da liga metalica (extrudada e extrudada com adicional deformacao a frio de 80%), objetivando a variacao da fracao liquida (Fl = 0,6 e 0,8) e das dimensoes dos globulos solidos na pasta tixotropica, respectivamente. O material celular obtido foi analisado quanto a qualidade interna, via tomografia de raios-X; a microestrutura das paredes metalicas, por microscopia optica; foi caracterizado quanto a densidade aparente; e testado quanto a resistencia a compressao e ao impacto. Os resultados obtidos mostraram a possibilidade de obtencao de espumas sintaticas com homogeneidade arquitetural em todo seu volume. A qualidade do produto obtido e dependente das dimensoes das particulas do constituinte solido da pasta tixotropica - dimensoes elevadas, resultantes de processo de obtencao de pastas a partir de estruturas nao deformadas, podem nao permitir a infiltracao nas condicoes testadas; e da fracao liquida presente na pasta - baixas frações dificultam ou mesmo inviabilizam a infiltracao. Espumas de boa qualidade foram obtidas para as condicoes: infiltracao de pasta contendo globulos solidos refinados e temperatura de infiltração de 628ºC. A selecao incorreta de parametros de processo pode resultar em produtos com distribuicao heterogenea de poros ou ruptura da pre-forma. O produto obtido apresentou densidade relativa a liga macica, da ordem de 0,6, caracterizando uma espuma sintatica tipica. Resultados de compressao estatica e dinamica mostraram caracteristico plato de deformação plastica a baixas tensoes, tambem comportamento tipico de materiais celulares / Abstract: The work deals with the development of a process to produce syntactic foams of the AA2011 alloy by infiltration in the thixotropic semi-solid condition, into porous pre-forms of sintered hollow microspheres of glass. It is analyzed the influence of processing parameters in the quality of obtained product. Processing parameters investigated are the infiltration temperature and initial condition of the alloy (extruded and extruded plus additional cold deformation), aiming to observe the influence of liquid fraction (Fl = 0,6 and 0,8) and size of globular solid particles in the thixotropic slurry, respectively, in the infiltration ability. The cellular material produced was tested by X-ray tomography to analyze internal quality; metallic walls of cells were observed by optical microscopy; the material was also characterized in terms of apparent density and mechanical behavior in compression and impact tests. Results showed the viability of producing syntactic foams by the proposed process, with architectural homogeneity throughout the volume. Quality of product is dependent on size of the solid particles in the semi-solid metal and the infiltration temperature. High dimensions of globules, usually resulted from partial melting of non deformed structures, and low liquid fractions in the thixotropic semi-solid can lead to insufficient infiltration. Syntactic foams with reliable quality can be obtained in the system investigated, if the following conditions are used: fine globules and infiltration temperature of 628°C. Incorrect selection of processing parameters can lead to rupture of perform or products with heterogeneous distribution of porous. Obtained products presented relative density of 0,6, related to the massive alloy, characteristic of typical syntactic foams. Results of compression and impact tests showed the presence of plastic deformation plateau at low stress, also typical of cellular materials / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

O presente trabalho de mestrado teve como meta realizar um estudo do comportamento do cobre particulado em ensaios tribológicos do tipo pino contra disco. O cobre é atualmente utilizado em até 15% em massa das pastilhas de freios automotivos e tal utilização é responsável pela emissão de até 70% do cobre particulado presente no ar. Devido ao caráter carcinogênico do cobre, se faz necessária sua substituição. Foram realizados ensaios tribológicos pino disco com adição de diferentes meios interfaciais. Foram utilizados pares tribológicos aço/aço, em ensaios a seco de pino contra disco com adição de meio interfacial nanoparticulado de óxido de ferro, grafite e de cobre metálico em diferentes granulometrias (400 m, 20 m e 50 nm). Após os ensaios, amostras das superfícies de pinos e discos para cada uma das adições de cobre, bem como para a condição sem adição de meio interfacial, foram caracterizadas utilizando técnicas de microscopia eletrônica de varredura, de forma a entender o comportamento das partículas de cobre e sua contribuição para o coeficiente de atrito. As adições de cobre obtiveram os maiores coeficientes de atrito, e entre elas os coeficientes de atrito foram mais altos durante todos os ensaios para a adição de 50 nm, seguido de 20 m e 400 m. A análise das superfícies tribológicas em MEV mostrou heterogeneidade das superfícies ensaiadas em relação à presença de debris oxidados e camadas compactas. Observou-se a presença de cobre apenas nas superfícies ensaiadas com adição dos cobres de 50 nm e 20 m. A presença de um filme óxido compacto e contínuo foi observada apenas nas superfícies tribológicas ensaiadas sem adição de meio interfacial e com adição de cobre a 400 m. / The purpose of this work was to investigate the behaviour of particulate copper in pin on discs tribotests. Copper is present in up to 15% in mass of brake pads composition, and it is responsible for the emission of up to 70% of the particulate copper present in airborne emissions. Due to its carcinogenic character, its replacement is considered necessary. Pin on discs tribotests were performed with the addition of different interfacial medias. The tribopair used was steel/steel, in dry sliding condition with the addition of nanoparticulated magnetite, graphite, and metallic copper in different granulometries (400 m, 20 m and 50 nm). After the tribotests, samples of both pin and disc surfaces for each of the copper additions, as well as a the condition with no interfacial media addition, were characterized using scanning electronic microscope techniques, in order to understand the behaviour of copper particles and their contribution to the friction coefficient. The three copper additions presented the highest friction coefficients among all additions; the highest friction coefficient was obtained by the smallest granulometry, 50 nm, followed by 20 m and 400 m. The analysis of the tribosurfaces using SEM showed the surface heterogeneity regarding the presence of oxide debris and compact layers. The presence of copper was only observed for the additions of the copper powders of 50 nm and 20 m. The presence of an oxide continuous and compact film was only observed for the tribosurfaces with no interfacial media addition and the addition of the copper with 400 m.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-28T14:07:24Z No. of bitstreams: 1 NIVALDO TIMÓTEO DE ARRUDA FILHO - TESE (PPGCEMat) 2015.pdf: 4668781 bytes, checksum: 19beef153d7ec9ff1b2838fde5dac8c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-28T14:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NIVALDO TIMÓTEO DE ARRUDA FILHO - TESE (PPGCEMat) 2015.pdf: 4668781 bytes, checksum: 19beef153d7ec9ff1b2838fde5dac8c8 (MD5) Previous issue date: 2015-04-29 / CNPq / Praticamente, toda atividade de mineração implica supressão de vegetação ou impedimento de sua regeneração. Em muitas situações, o solo superficial de maior fertilidade é também removido, e os solos remanescentes ficam expostos aos processos erosivos que podem acarretar em assoreamento e até, contaminação dos corpos d‟água do entorno. Com isso, o presente estudo objetiva avaliar os impactos ambientais gerados pela atividade mineradora na cidade de Pedra Lavrada – PB. Para coleta de dados ambientais, foram elaborados quadros, segundo a metodologia utilizada na norma ISO 14001 (ABNT, 2004d). Para a realização do estudo dos dados radiométricos foram utilizadas sete imagens, em diferentes datas, do sensor Thematic Mapper (TM), de órbita e pontos 215/65, a bordo do satélite Landsat 5. Já na atividade de campo foi utilizado um GPS Garmin Etrex Vista HCX onde foram coletadas as coordenadas dos indivíduos utilizados na espectroradiometria. A caracterização das amostras dos produtos beneficiados das mineradoras (sienito e feldspato) bem como, dos solos de cobertura do entorno, foram efetuadas através da análise granulométrica por difração de laser (AG), análise química (AQ); difração de raios X (DRX). Os principais impactos da atividade de mineração na região de Pedra Lavrada - PB resume-se a destruição da vegetação; movimentação exposição de solos a processos erosivos, geração de poeira, ruídos e gases; afugentamento da fauna e flora e geração de resíduos para os recursos hídricos. Através dos mapas de Albedo da superfície e do Índice de Vegetação Ajustado ao Solo (IVAS) foi observado que o entorno das Indústrias de Beneficiamento encontraram-se destacadas com valores mais elevados de albedo e mais baixos de IVAS. Já ás áreas utilizadas para a extração apresentavam valores de albedo superiores a 0,301 e valores de IVAS variando entre 0 e 0,10. Também foi possível observar mudanças significativas do uso e cobertura do solo no entorno da sede municipal de Pedra Lavrada e diferenças nos valores de reflectância da curva espectral dos indivíduos afetados pelos resíduos de atividade mineradora apresentado. A caracterização dos materiais de cobertura de solo no entorno das fábricas de beneficiamento, mais especificamente de sienito e feldspato, mostraram que os mesmos atingiram de forma direta pela poeira residual gerada as faixas de solo, a favor do vento, de até 400m e 200m, respectivamente. A composição química e mineralógica dos solos do entorno das beneficiadoras de sienito e do próprio feldspato, mostraram que os mesmos, teoricamente, são inviáveis para serem utilizados como matéria prima para produção de cerâmica branca pelo seu alto teor de ferro presente (> 2%). As águas armazenadas em cava de extração a céu aberto da Mineradora B podem ser utilizadas para o consumo humano e animal bem como, para projetos de irrigação e necessidades básicas familiar. / Virtually all mining activity involves removal of vegetation or impediment of its regeneration. In many situations, the most fertile portion of the soil, the top, is also removed, and the remaining soils are exposed to erosion, it may cause siltation and even contamination of the water bodies at surrounding environments. Thus, this study aimed to evaluate the environmental impacts caused by mining activity in the municipality of Pedra Lavrada - PB. To collect environmental data, tables were prepared according to the methodology used in the standard ISO 14001 (ABNT, 2004d). For the study of the radiometric data were used seven images on different dates, from the Thematic Mapper (TM) sensor, orbit and points 215/65 on board Landsat 5 satellite. Yet, in field activities a Garmin GPS model Etrex Vista HCX was used to collect coordinates from individuals point used on spectroradiometry data. The samples characterizations from benefited products at the mining activity areas (syenite and feldspar) as well as, the land cover data in the vicinity of these areas, were made through particle size analysis by laser diffraction (LD), chemical analysis (CA) and X-Ray Diffraction (XRD). The main environmental impacts caused by mining activity in the municipality of Pedra Lavrada - PB are the destruction of natural vegetation; handling and exposure to soil erosion, dust generation, noise and gas emissions; resulting in scaring the fauna and flora and waste generation for water resources. Through Albedo surface map and Vegetation Index adjusted to Soil was observed that the environment surroundings the Industries Processing Facilities are highlighted with higher albedo values and lower UAI. The areas used for feature extraction albedo values exceeding 0.301 and ARI values ranging between 0 and 0.10. It was also possible to observe significant changes in land use and land cover surrounding Pedra Lavrada Township and differences in reflectance values of the spectral curve on individuals affected by mining activity waste. The characterization of the land cover material in the vicinity of processing facilities more specifically syenite and feldspar, showed that they were hit directly by the residual dust generated by soil tracks downwind up to 400m and 200m respectively. The chemical and mineralogical composition of the soils surrounding the syenite and feldspar facilities showed that they theoretically are not feasible for use as raw material on white ceramic production because of its high iron content (> 2%). The waters stored in mining digging open pits extraction at the one of the evaluated plants (Mining A) can be used for human and animal consumption as well as for irrigation projects and family basic needs.

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T20:34:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_HugoAnaniasInacio_D.pdf: 8008219 bytes, checksum: ac8d13454298a5718b0e0051a87eb944 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O fosfato tricálcico (TCP) é um dos fosfatos de cálcio mais importantes dentre os utilizados como biomateriais devido à sua biocompatibilidade, bioatividade, biorreabsorbilidade e osteocondutividade. A fase ? (?-TCP) se destaca, principalmente, devido à sua conversão em hidroxiapatita deficiente em cálcio após implantação. Entretanto, é difícil obter ?-TCP de elevada pureza, o que prejudica sua reatividade e seu desempenho in vivo. O objetivo principal deste trabalho é sintetizar ?-TCP de elevada pureza. Para isso, o pó de ?-TCP foi obtido via reação de estado sólido. Os reagentes precursores foram sintetizados em laboratório a fim de se diminuir o nível de impurezas, principalmente o magnésio. Após analisados e validados, os reagentes foram misturados nas devidas proporções e o pó de ?-TCP calcinado sob diversos protocolos: diferentes temperaturas sob mesmo tempo de patamar; mesma temperatura sob diferentes tempos de patamar; mesmo tempo e temperatura de patamar com condições de resfriamento distintas. Analisou-se a influência de cada variável na cinética da reação: tempo, temperatura, resfriamento. Foi obtido pó de ?-TCP (2g) com 100% de pureza sob temperaturas (1265ºC) e tempos (2h) menores que os registrados em literatura, sem a necessidade de choque térmico. O protocolo foi validado também para grandes quantidades de material (50g), em que o nível de pureza também foi de 100% / Abstract: Tricalcium phosphate (TCP) is one of the most important calcium phosphates used as biomaterials due to their biocompatibility, bioactivity, osteoconductivity and bioresorbability. Among them, ?-TCP goes beyond due to its conversion into calcium deficient hydroxyapatite after implantation. However, it is difficult to obtain high purity ?-TCP, which prejudices its reactivity and its performance in vivo. The main purpose of this work is to synthesize high purity ?-TCP. For this, ?-TCP powder was obtained by solid state reaction. The precursor reagents were synthesized in the laboratory in order to reduce the level of impurities, particularly magnesium. After analyzed and validated, reagents were mixed in the proper proportions and ?-TCP powder calcined under various protocols: variable temperature and constant time; constant temperature and variable time; constant time and temperature with different cooling conditions. The influence of each variable on the reaction kinetics was evaluated: time, temperature and cooling. ?-TCP powder (2g) was obtained with 100 % purity at temperatures (1265 °C) and times (2h) lower than those mentioned in the literature without thermal shock. The protocol was also validated for more material mass (50g), wherein the purity level was also 100% / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Antonio Jose Ramirez Londono, Sérgio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fonseca_EduardoBertonida_M.pdf: 6113689 bytes, checksum: 7822b778729271cdd221fc4ab3b1a0cc (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Simulação física da soldagem por atrito com pino não consumível (SAPNC) foi realizada com o objetivo de se determinar as condições termomecânicas impostas ao material durante o processo, as quais são essenciais para o melhor entendimento da soldagem e para o desenvolvimento da simulação numérica da SAPNC. Por isso, ensaios de torção a quente foram realizados no aço inoxidável duplex (AID) UNS S32205 utilizando um simulador termomecânico Gleeble 3800®. Foi desenvolvido um sistema de resfriamento com nitrogênio líquido para se reproduzir, nos ensaios de torção, a história térmica medida durante a SAPNC do AID. Assim, foram reproduzidas as microestruturas da zona termomecanicamente afetada (ZTMA), tanto do lado de avanço quanto do lado de retrocesso, e da zona misturada (ZM) central. As microestruturas foram comparadas em termos de morfologia, de fração volumétrica, de tamanho de grão médio e de fração recristalizada de cada fase, por meio de microscopia óptica e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Além disso, foram analisados os mecanismos de amaciamento de cada fase durante a deformação a quente. Simulações numéricas do ensaio de torção foram realizadas para determinar a deformação verdadeira e a taxa de deformação em cada região simulada. A ZTMA foi simulada fisicamente a 1030 °C, 500 a 750 rpm e 0,50 a 0,75 revolução, o que corresponde a deformações verdadeiras entre 0,50 e 0,65 e taxa de deformação de 11 s-1. Embora tenha sido observada boa semelhança morfológica, o tamanho de grão médio das regiões simuladas se mostrou inferior àquele da ZTMA real. Observou-se recristalização dinâmica contínua da ferrita e recristalização dinâmica parcial da austenita, resultando em estrutura majoritariamente deformada. Já a ZM foi simulada fisicamente a 1130 °C, 500 a 750 rpm e 1,2 revolução, o que corresponde à deformação verdadeira de 1,30 e taxa de deformação de 15 s-1. O refinamento de grão da ZM foi reproduzido pelos ensaios de torção, porém com pequenas diferenças morfológicas devido à falta de mistura mecânica na simulação física. Foi apontada a ocorrência de recuperação e recristalização dinâmicas na austenita e recristalização dinâmica contínua na ferrita / Abstract: Physical simulation of friction stir welding (FSW) was employed to determine the thermomechanical conditions imposed to the material during the process, which are essential for the better understanding of the process and for the development of FSW numerical simulation. Therefore, hot torsion tests were carried out on UNS S32205 duplex stainless steel (DSS) using the thermomechanical simulator Gleeble 3800®. A liquid nitrogen quench system was developed in order to reproduce during the torsion tests the thermal history previously measured during FSW of the DSS. As a result, the microstructures from the thermomechanically affected zone (TMAZ), both advancing and retreating sides, and from the center of the stir zone (SZ) were reproduced. Microstructures were compared in terms of morphology, volume fraction, average grain size, and recrystallized fraction of each phase, by means of optical microscopy and electron backscattered diffraction (EBSD). Moreover, the softening mechanisms of each phase during hot deformation were investigated. Numerical simulation of the torsion tests were carried out in order to determine the true strain and the strain rate associated with each simulated microstructure. The TMAZ was physically simulated at 1030 °C, 500 to 750 rpm, and 0.50 to 0.75 revolution, which corresponds to true strains between 0.50 and 0.65, and strain rate of 11 s-1. Although good morphological resemblance was observed, the average grain size of the simulated regions remained smaller than the real TMAZ. The softening mechanisms observed were continuous dynamic recrystallization of the ferrite and partial dynamic recrystallization of the austenite, which resulted in a highly deformed structure. The SZ was simulated at 1130 °C, 500 to 750 rpm, and 1.2 revolution, which corresponds to true strain of 1.30 and deformation rate of 15 s-1. The grain refinement reported in the SZ was reproduced by the torsion tests, but morphological differences were observed due to the absence of stirring in the physical simulation. Dynamic recovery and dynamic recrystallization of the austenite were observed, as well as the continuous dynamic recrystallization of the ferrite / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ramirez Londono, Antonio Jose / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:20:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguezFernandez_Johnnatan_D.pdf: 160902949 bytes, checksum: 4744bcf4bff982b6d8a31d0ccb36ea63 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foram realizadas juntas soldadas dissimilares de aço ASTM A516 Gr 60 e da liga de Ni 625, com 6,6 mm de espessura, empregando o processo de soldagem por atrito com pino não consumível (SAPNC) conhecida em inglês como Friction Stir Welding (FSW). Juntas consolidadas foram obtidas com os parâmetros de soldagem de 300 rpm, 100 mm.min-1, 30 kN de força axial e o deslocamento tangencial (DT) de +2,0 mm. Dentre os parâmetros estudados encontrou-se que velocidades de rotação superiores de 300 rpm apresentaram um incremento dos defeitos volumétricos (vazios) e para velocidades menores de 300 rpm, observou-se uma relação entre a oscilação da ferramenta e o incremento das forças axiais. A avaliação da microestrutura foi realizada por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura e transmissão, espectroscopia de raios X dispersiva em energia (XEDS) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Foi possível estudar a evolução microestrutural e entender as transformações de fases e mecanismos de recuperação e recristalização após o processo de SAPNC. No aço A516, o mecanismo de rearranjo e eliminação de defeitos cristalinos foi por recristalização dinâmica contínua e na liga de Ni observou-se que durante o processo ocorre recristalização dinâmica contínua e descontínua. Na interface entre o aço A516 e a liga Ni 625, com um tamanho de 2 ?m, foi observada a presença de precipitados do tipo NbC o que sugere que estes precipitados foram arrastrados desde a zona misturada. As simulações termodinâmicas dos precipitados durante o processo de soldagem encontram-se de acordo com as observações microestruturais. A análise mostrou texturas de cisalhamento simples em todas as regiões afetadas pela deformação durante o processo de soldagem. Além disso, foi possível determinar por meio das figuras de polo, as rotações das células cristalinas para atingir as orientações cristalográficas finais observadas na junta soldada a partir do estado inicial do material de base / Abstract: Dissimilar 6 mm thick butt joints of steel ASTM A516 Gr 60 and Ni-based alloy 625, were produced by friction stir welding (FSW). Fully consolidated joints were produced using rotational speed of 300 rpm, travel speed of 100 mm.min-1, tangent offset of 2.0 mm, and axial force of 30 kN. Among the parameters studied, it was found that rotational speeds higher than 300 rpm promoted an increase on the macro-voids size. On the other hand, rotational speeds lower than 300 rpm resulted on an undesirable and correlated tool and axial force oscillation. Microstructural characterization was performed using optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy (XEDS), and electron backscattering diffraction (EBSD). The microstructural evolution, phase transformations, and recovery and recrystallization mechanisms associated to the FSW process were investigated. In the steel A516, continuous dynamic recrystallization characterized by the rearrange and elimination of crystalline defects was identified as the main softening mechanism. In the Ni-based alloy, continuous and discontinuous dynamic recrystallization were the main mechanisms observed, with bulging of the original grain boundaries and progressive subgrain rotation. The NbC precipitates observed at the interface between the steel and the Ni-based alloy are thought to have been dragged from the Nibased alloy stir zone. Thermodynamic/kinetic simulations are in agreement with the above mentioned microstructural observation. The micro-texture analysis showed simple shear textures in all the welding zones affected by deformation during FSW. In addition, it was possible to determine the average crystalline cells rotations undergone by the base material to reach preferential orientations on the stir zone / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica