Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3311.pdf: 10954502 bytes, checksum: 2fd3ab6f33046524bec0f81441df4982 (MD5) Previous issue date: 2008-04-22 / Financiadora de Estudos e Projetos / The aims of this work were the microstructural and tensile properties characterization of the hypoeutectic spray formed Al-Si 356, with and without contamination for iron, spray formed, extruded and heat treatment. The alloys were melted by induction furnace, gas atomized with nitrogen and deposited onto a copper substrate, after that the deposits had been parted and hot extrusion. Later some samples had been submitted the heat treatments. Spray formed material showed fine and homogenous microstructure, composed by equiaxial _-Al matrix, silicon particles and _-AlFeSi intermetallics phases, for contaminated samples. Higher porosity and lower yield process were obtained increasing the superheating temperature. The extrusion promoted grain refinement by a recrystallization process and strong decrease of the porosity. Room temperature tensile tests of the spray formed Al-Si 356 alloy showed both increased tensile strength and elongation when compared with the values observed for conventionally cast counterparts. These results can be ascribed to the refined grain size, silicon particles morphology and smaller _- AlFeSi phases presented in spray formed deposits. When, the samples spray formed and extruded showed higher values for the ultimate tensile strength and ductility when compared to Al-Si 356 alloy deposits processed by same parameters. The heat treatment samples of the Al- Si contaminated with iron, showed higher values for the tensile strength and lower decrease for the elongation when compared to spray formed and extruded. / O presente trabalho teve por objetivo a caracterização microestrutural e determinação das propriedades mecânicas das ligas de AlSi 356, com e sem contaminação por ferro, conformadas pro spray, extrudadas e tratadas termicamente. O processamento foi realizado através da fusão das ligas em forno indução, da atomização com nitrogênio e da deposição do spray sobre um substrato de cobre, em seguida os depósitos foram seccionados e processados por extrusão a quente. Posteriormente algumas amostras foram submetidas a tratamentos térmicos de solubilização e precipitação. A conformação por spray resultou em depósitos com uma microestrutura refinada e homogênea sendo composta basicamente por grãos equiaxiais de Al-_, partículas de silício e agulhas da fase _-AlFeSi. A porosidade dos depósitos foi minimizada através de processo de extrusão, o qual, também, proporcionou o refinamento de grãos através da recristalização da matriz. Ensaios de tração a temperatura ambiente em amostras conformadas por spray, apresentaram um aumento relativo nos valores de limite de escoamento, de resistência e de alongamento, quando comparados aos valores obtidos para a liga fundida em areia. Estes resultados foram atribuídos ao refinamento do tamanho de grão, á forma particulada do silício e à redução da razão de aspecto, para as ligas contaminadas, das agulhas _-AlFeSi presentes no material conformado por spray. Quando conformada por spray e extrudada, a liga 356 apresenta valores de limite de escoamento, de resistência e de dutilidade superiores aos apresentados pela liga fundida e conformada por spray sob as mesmas condições de processamento, devido às menores porcentagens de silício e de porosidade. As ligas Al-Si contaminadas que tratadas termicamente apresentaram aumentos significativos nos limites de escoamento e de resistência e diminuição do alongamento quando comparados com as ligas conformadas por spray e extrusão.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5230.pdf: 2729499 bytes, checksum: b8f13ca3b12a082fdc1210733347e08c (MD5) Previous issue date: 2013-04-24 / Universidade Federal de Minas Gerais / The oil exploitation and production in the pre-salt layers in safe, efficient and economically viable way depend on the development of materials that bear the severe conditions found in their applications during their whole life cycle. The pipes used in the oil exploitation and production such as drilling risers are subjected to severe work conditions. The stainless steel grades, such as the supermartensitic, duplex and superduplex, present the corrosion resistance and mechanical properties suit to the application in pipes used the oil exploitation, however, these materials present low wear resistance. Recent studies performed in the Materials Engineering Department at the Federal University of São Carlos (DEMa-UFSCar) have shown that the boron addition in stainless steel grades composition promotes borides formation, which increases the wear resistance of these materials. In this context, this protect aims the study of the wear resistance of spray-formed supermartensitic stainless steel with small additions of boron in its composition. This process allows the attainment of deposits with refined and homogeneous microstructure and with uniformly distributed precipitates directly from the liquid metal. The materials produced were characterized trough the techniques of X-ray diffraction (XRD), Optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and chemical microanalysis by energy dispersive spectroscopy (EDS). The materials wear resistance was evaluated trough the dry sand against rubber wheel test (ASTM G65-04) and trough a developed test that simulate one of the wear conditions that can occur in oil drilling risers. The results showed that the boron addition in supermartensitic stainless and the boride formation act differently in the materials wear resistance depending on the type of wear mechanism observed. / A exploração e produção de petróleo em camadas do pré-sal de modo seguro, eficaz e economicamente viável dependem do desenvolvimento de materiais que suportem as condições severas encontradas em suas aplicações durante todo seu ciclo de vida. Os tubos utilizados na exploração e produção de petróleo como, por exemplo, os risers de perfuração, são submetidos a condições severas de trabalho. Os aços inoxidáveis, como o supermartensítico, o duplex e o superduplex, por exemplo, apresentam resistência à corrosão e propriedades mecânicas adequadas para a aplicação em tubos utilizados na exploração de petróleo, contudo, estes materiais apresentam baixa resistência ao desgaste. Trabalhos recentes realizados no DEMa-UFSCar tem mostrado que a adição de boro na composição dos aços inoxidáveis promove a formação de boretos que aumentam a resistência ao desgaste desses materiais. Neste contexto, este projeto visa o estudo da resistência ao desgaste do aço inoxidável supermartensítico com pequenas adições de boro processado por conformação por spray. Este processo permite a obtenção de depósitos com microestrutura homogênea, refinada e com precipitados uniformemente distribuídos, diretamente do metal líquido. Os materiais produzidos foram caracterizados através das técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microanálise química por espectroscopia por energia dispersiva (EDS). A resistência ao desgaste dos materiais foi avaliada através do ensaio de areia seca contra roda de borracha (ASTM G65-04) e através de um ensaio desenvolvido que simula de maneira mais próxima uma condição de desgaste que pode ocorrer em risers de perfuração de petróleo. Os resultados mostraram que a adição de boro no aço inoxidável supermartensítico e a formação dos boretos atuam de modo diferente na resistência ao desgaste do material dependendo do tipo de mecanismo de desgaste observado.

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-09-22T12:28:02Z No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:38:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:38:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T14:38:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The oil exploitation and production at the pre-salt fields in a safety and efficient way depends on the development of materials that withstand the severe work conditions found in these fields. For instance, pipes, such as drilling risers and casings, are often subjected to severe wear and corrosion conditions. This thesis is dedicated to evaluate the technical feasibility to produce wear and corrosion resistant bimetallic pipes by spray forming. The processing-microstructure-properties relationship of the spray-formed boron-modified supermartensitic stainless steel (SMSS) grades was comprehensively studied. Deposits of SMSS with boron contents ranging from 0.3 %wt. to 1.0 %wt. were processed by spray forming. The spray-formed boron-modified SMSS deposits had the wear resistance evaluated through different wear tests and their corrosion resistances by means of electrochemical techniques. It was demonstrated that the wear resistance of the spray-formed boron-modified SMSS is determined by the presence of the eutectic network of M 2B-type borides resulted from the spray forming process. On the other hand, the corrosion resistance of the spray-formed boron-modified SMSS is controlled by the chemical composition of the martensitic matrix. Furthermore, spray-formed bimetallic pipes composed of boron-modified SMSS and conventional SMSS were produced in the unique semi-industrial scale spray-forming plant of the Foundation Institute of Materials Science (IWT-University of Bremen, Germany). The relationship between the process parameters and the metallurgical quality of the pipes was addressed. It was shown that the key to produce a spray-formed bimetallic pipe with good metallurgical quality is adjusting the process parameters in such a way that the deposition zone’s temperature is kept within the alloy’s solidification temperature range during the whole deposition process. Moreover, solidification and grain size evolution models in spray forming were proposed. Finally, the mechanical properties of one of the spray-formed bimetallic pipes in the as-spray formed condition and after heat treatments were evaluated. / A exploração e produção de petróleo nos poços do pré-sal de modo seguro e eficiente dependem do desenvolvimento de ligas que suportem severas condições de trabalho. Por exemplo, tubos como risers de perfuração e casings são frequentemente submetidos à severas condições de desgaste e corrosão. Esta tese se dedica a avaliar a viabilidade técnica de produzir tubos bimetálicos resistentes à corrosão e ao desgaste conformados por spray. A relação processamento-microestrutura-propriedade do aço inoxidável supermartensítico (AISM) modificado com boro e conformado por spray foi estudada de forma abrangente. Depósitos de AISM com teores de boro variando de 0,3%p. a 1,0%p. foram processados por conformação por spray. Os depósitos tiveram a resistência ao desgaste avaliada através de diferentes ensaios e a resistência à corrosão por meio de técnicas eletroquímicas. Demonstrou-se que a resistência ao desgaste das ligas modificadas com boro é determinada pela presença de boretos eutéticos, do tipo M2B, oriunda do processo de conformação por spray. Por outro lado, a resistência à corrosão das ligas modificadas com boro é controlada pela composição química da matriz. Além disso, tubos bimetálicos compostos de AISM modificado com boro e AISM convencional foram produzidos em escala semi-industrial na planta de conformação por spray do Instituto de Ciência dos Materiais (IWT-Universidade de Bremen). A relação entre os parâmetros de processo e a qualidade metalúrgica dos tubos foi tratada. Mostrou-se que a chave para produzir tubos bimetálicos conformados por spray com boa qualidade metalúrgica é o ajustar os parâmetros do processo de tal modo que a temperatura da zona de deposição permaneça dentro do intervalo de solidificação da liga durante todo processo. Além disso, modelos de solidificação e evolução de tamanho de grão em conformação por spray foram propostos. Finalmente, avaliou-se as propriedades mecânicas de um dos tubos bimetálicos conformado por spray, com e sem tratamentos térmicos. / FAPESP: 12/25352-4

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCFF.pdf: 8157511 bytes, checksum: ad469458a6fdb92d8f85b92774089eee (MD5) Previous issue date: 2005-06-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aims of this work were the microstructural and tensile properties characterization of the hypoeutectic spray formed Al-Si 319 and 380 alloys. The alloys were melted by induction furnace, gas atomized with nitrogen and deposited onto a copper substrate. The results were compared with conventionally sand cast Al-Si 380 alloy samples. Spray formed material showed fine and homogeneous microstructure, composed by equiaxial α-Al matrix, silicon particles, Al2Cu and β-AlFeSi intermetallics phases. Higher porosity and lower yield process were obtained increasing the superheating temperature and liquid metal mass flow rate. The extrusion promoted grain refinement by a partial recrystallization process and strong decrease of the porosity. Room temperature tensile tests of the spray formed Al-Si 380 alloy showed both increased strength and elongation when compared with the values observed for conventionally cast counterparts. These results can be ascribed to the refined grain size, silicon particles morphology and smaller β-AlFeSi phases presented in spray formed deposits. Due to the lower silicon content as well as lower porosity in spray formed and extruded Al-Si 319 alloy, this material showed higher values for the ultimate tensile strength and ductility when compared to Al-Si 380 alloy deposits processed by same parameters. / O presente trabalho teve por objetivo a caracterização microestrutural e a determinação das propriedades mecânicas das ligas de Al- Si 319 e 380 conformadas por spray. O processamento foi realizado através da fusão das ligas em forno de indução, da atomização com nitrogênio e da deposição do spray sobre um substrato de cobre. Foi utilizada, para comparação microestrutural e de propriedades mecânicas, a liga de alumínio 380 processada por fundição em areia. A conformação por spray resultou em depósitos com uma microestrutura mais refinada e homogênea sendo composta basicamente por grãos equiaxiais de Al-α, partículas de silício, Al2Cu e agulhas da fase β-AlFeSi. Foi investigada a influência dos parâmetros de processo de conformação por spray da liga 380, constatando-se um aumento da porosidade e uma redução do rendimento com a elevação da temperatura de superaquecimento e da vazão mássica de metal. A porosidade dos depósitos foi minimizada através de processo de extrusão, o qual, também, proporcionou o refinamento de grão através recristalização da matriz. Ensaios de tração a temperatura ambiente, em amostras da liga 380 conformada por spray, apresentaram um aumento relativo nos valores de limite de escoamento e de resistência e um aumento muito significativo no alongamento, quando comparados aos valores obtidos para a liga fundida em areia. Estes resultados foram atribuídos ao refinamento do tamanho de grão, à forma particulada do silício e à redução da razão de aspecto das agulhas da fase β-AlFeSi presentes no material conformado por spray. Quando conformada por spray e extrudada, a liga 319 apresenta valores de limite de resistência e de dutilidade superiores aos apresentados pela liga 380 depositada sob as mesmas condições de processamento, devido às menores porcentagens de silício e de porosidade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1970.pdf: 9343472 bytes, checksum: 7a263999a493f38c86bf0c9b95df0c2f (MD5) Previous issue date: 2008-08-07 / Universidade Federal de Minas Gerais / The goal of this doctoral thesis was to contribute to the technology of amorphous metals production with dimensions of the order of millimeters or centimeters through the process of spray forming for the ternary Fe66B30Nb4 alloy. First the alloy has been rapidly solidified by "melt-spinning" to produce ribbons and by its comparison with those data from the literature, confirm the adequacy of the procedures used. Then the alloy has been processed by spray forming with the changing of processing parameters for increasing the fraction of solid particles in the deposition. The characterization of both the overspray powders and the deposits have been performed by combination of X-ray diffratometry XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission (MET) with microanalyses by dispersion of X-ray energy (EDS) and also differential scanning calorimetry (DSC). Mechanical properties were evaluated by testing the hardness and compression resistance. The formation of only 35% of amorphous volume fraction of particles in the size range of 5-20 μ m in diameter indicates that the heterogeneous nucleation have been present in the overspray powder solidification and therefore leading to an increasing of the critical cooling rate necessary to suppress the crystallization process. The deposition under high volume fraction of already fully solidified particles fraction observed in the peripheral area of the atomization cone was not enough to guarantee the formation of bulk amorphous parts which has been confirmed in the peripheral area with 0.5 mm in thickness of the deposit, where the formation of amorphous phase reached only 10.6%. Considering that the literature reported 1,5 mm thick fully amorphous sample, here, as in the case of powders, the heterogeneous nucleation has been present. The production of deposit with high amount of amorphous structure needs a spray forming equipment capable of a high ratio G/M and that the whole process can be performed under controlled inert atmosphere. / O trabalho de tese de doutorado buscou contribuir com a busca pela produção de metais amorfos com dimensões da ordem de milímetros ou mesmo centímetros através do processamento de conformação por spray para a liga ternária Fe66B30Nb4. Primeiramente a liga foi processada através da técnica de solidificação rápida de melt-spinning para produção de fitas e uma vez confirmada a adequação dos procedimentos usados para a preparação da liga por comparação com os dados da literatura, a liga foi processada com a variação de parâmetros visando o aumento da fração de partículas sólidas no processo de deposição no equipamento de conformação por spray do Laboratório de Fundição do DEMa-UFSCar. A caracterização dos pós overspray e dos depósitos foi feita através de difratometria de raios-X (DRX), por microscopia eletronica de varredura (MEV) e de transmissão (MET) em conjunto com microanálise por dispersão de energia de raios-X (EDS) e por calorimetria diferencial de varredura (DSC). Propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de dureza e compressão. A formação de somente 35% de fração amorfa mesmo em partículas da faixa granulométrica de 5-20µm de diâmetro indica que o pó overspray sofreu nucleação heterogênea que presente no processo, eleva a taxa critica de resfriamento para a supressão do processo de cristalização. A presença de alta fração de partículas solidificadas, na região periférica do cone de atomização não foi suficiente para a completa amorfização das partículas, fato esse confirmado na região com 0,5 mm de espessura do depósito, onde a formação de material amorfo alcançou apenas 10,6%, indicando, como no caso dos pós, que ocorreu nucleação heterogênea, pois a literatura reporta 1,5 mm de espessura para essa liga. A obtenção de deposito com estrutura amorfa necessita de um sistema de conformação por spray que possibilite uma alta razão G/M e que todo o processo aconteça em atmosfera controlada.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4579.pdf: 18742148 bytes, checksum: 1608773daed18a47b7aa9187cd4ea6b5 (MD5) Previous issue date: 2012-08-09 / The aim of this work is to conjugate a sort of known processing techniques in to a machining chips recycling route. These are generate during airframe primary parts from AA 7050-T7451, purchased according to AMS 4050H. The main processes assessed in this work were sprayforming, thermomechanical processes and heat treatments. According to the gathered data, the homogenization heat treatment after sprayforming has improved the investigated material properties significantly. The use of hot torsion test was fundamental in order to define the best processing route in order to define a refined microstructure. Beside the hot torsion tests survey, a methodology of experimental data treatment and analysis was developed and used accordingly. And based on these analyses, a new extrusion matrix was designed and manufactured. The new average grain size about 4.0 m obtained has presented good correlation with the size predicted by the method developed. Tensile test data has presented higher than the values specified in AMS 4050 H. Preliminary fatigue data has showed a dispersion within the MMPDS-06 (former MIL-HDBL-5), for similar testing condition, and fulfill the AMS 4050H fatigue requirements. / O objetivo deste trabalho é avaliar a conjugação de técnicas conhecidas de processamento para a definição de uma rota de reciclagem de cavacos de usinagem. Estes são gerados durante a manufatura de peças primárias a partir de placas da liga de alumínio 7050-T7451, adquiridas conforme AMS 4050H. Os principais processos utilizados nesta rota de reciclagem dos cavacos foram: refusão por conformação por spray, processamentos termomecânicos e tratamentos térmicos. O tratamento térmico de homogeneização antes da extrusão e a solubilização antes do envelhecimento melhorou significativamente a resposta do material ao tratamento térmico. A utilização do ensaio de torção a quente foi fundamental para definir a melhor condição de processamento para a obtenção de uma microestrutura refinada. Juntamente com os ensaios de torção a quente, uma metodologia de tratamento e análise dos dados de torção a quente foi desenvolvida. Baseado nos dados obtidos, uma nova matriz de extrusão foi projetada. O tamanho médio de grão de 4,0 m que foi obtido apresentou boa correlação com as análises do ensaio de torção a quente, para condições semelhantes de processamento. Os resultados obtidos durante a realização dos ensaios mecânicos de tração apresentaram resultados superiores aos especificados na AMS 4050 H. Da mesma forma, os dados preliminares de fadiga do material, mostraram que os dados obtidos estão na mesma nuvem de dispersão dos dados do MMPDS-06 (antigo MIL-HDBK-5), para condições semelhantes de ensaios, e atende aos critérios de fadiga da AMS 4050 H.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4636.pdf: 4081013 bytes, checksum: 43647aa9920214a912b94ee9ef6ce97a (MD5) Previous issue date: 2007-12-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work was to determine the microstructure and the mechanical properties of a spray formed Al-Si 380 alloy in different conditions as follow: co-injection of particles containing intermetallic phases, extrusion and heat treatment in the deposits. The wear resistance was also evaluated. The microstructure was determined as a function of two different composition applied in the co-injection, two processing routes (spray formed with or without extrusion) and two heat treatment condition (present or not). The composition of the co-injection particles was selected aiming to improve the formation of α-Al(Fe,Mn)Si instead of β-Al(Fe,Mn)Si intermetallic, with Thermocalc program. The microstructure of the deposit was characterized by scanning electron microscopy (SEM) coupled with microanalysis (EDS) and the length of the needle-like phases (-Al(Fe,Mn)Si) was measured. The processing condition that formed the smallest average length of the -Al(Fe,Mn)Si was extruded and heat treated. An extra heat was processed with Mg addition in order to improve the precipitation hardening. The samples were tested in tension at room temperature, 100 oC, 200 oC e 300 oC. The wear tests were carried out at a sliding speed of 0,48 m/s and at the load of 500g, 800g and 1000g, in a 2,5 mm diameter samples. The co-injection of the particles containing the α-Al(Fe,Mn)Si phase was effective in decreasing the β-Al(Fe,Mn)Si phase length and promote the increase of the elongation values. The artificial aging heat treatment was effective in increase the yield and ultimate tensile strengths without decrease significantly the elongation. The Mg addition promoted an additional increase of the yield and ultimate tensile strengths. The wear tests show that no statistical difference was observed among the evaluated samples, according to test parameters selected. / Este trabalho teve por objetivo determinar a microestrutura e as propriedades mecânicas da liga Al-Si 380 processada via conformação por spray, em diferentes condições, a saber: co-injeção de partículas contendo fases intermetálicas, extrusão dos depósitos e tratamento térmico. Foi avaliada também a resistência ao desgaste. A microestrutura foi determinada em função de duas composições diferentes que foram empregadas para co-injeção, duas condições de processamento (conformado por spray com e sem extrusão) e duas condições de tratamento térmico (presente/ausente). A composição das partículas co-injetadas foi projetada objetivando a formação da fase intermetálica α-Al(Fe,Mn)Si em detrimento a β-Al(Fe,Mn)Si, com emprego do programa Thermocalc. Os depósitos da liga Al-Si 380 foram caracterizados por MEV/EDS e as fases com morfologia de agulha (β-Al(Fe,Mn)Si) foram mensuradas. A condição com menor comprimento médio das partículas da fase β-Al(Fe,Mn)Si foi extrudada e tratada termicamente, além de sofrer adição de Mg em uma das condições. O ensaio de tração foi realizado à temperatura ambiente, 100 oC, 200 oC e 300 oC. O ensaio de desgaste foi realizado a uma velocidade de 0,48m/s, sendo aplicadas três cargas diferentes: 500g, 800g e 1000g, em um corpo de prova de 2,5 mm de diâmetro. A co-injeção das partículas da fase α-Al(Fe,Mn)Si foi efetiva em diminuir o comprimento da fase β-Al(Fe,Mn)Si no depósito e levou ao aumento do alongamento até a fratura do material obtido. O tratamento térmico de envelhecimento artificial aplicado foi efetivo em aumentar os limites de resistência e escoamento sem, entretanto, implicar em diminuição significativa do alongamento até a fratura. A adição de Mg aumentou ainda mais os limites de resistência e escoamento. Os ensaios de desgastes evidenciaram que não existem, estatisticamente, diferenças significativas dentre as amostras avaliadas, segundo os parâmetros do ensaio empregado.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6755.pdf: 7447170 bytes, checksum: 8d5fb11251a7f6c0476faf234c8328af (MD5) Previous issue date: 2015-10-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The use of amorphous metals becomes a large market in the industry of micro-components and/or milimetric machine parts, presenting excellent magnetic and mechanical properties and high glass forming ability such as the recent developed iron based alloys in the [(FexCo1-x)0.75B0.2Si0.05]96Nb4 compositions, where x = 0.1-0.5 at.%. Wherever, these properties are reached when this material is processed by techniques that impose and maintain higher cooling rates (103-106 K/s), limiting factors in order to obtain amorphous parts with centimeters in dimension. In this study, the Fe43.2Co28.8B19.2Si4.8Nb4 alloy was processed by spray forming as an alternative route to obtain amorphous deposits with large sizes. The study conducted depositions onto rotating copper rollers generating a co-lamination condition, producing larger ribbons. In a second step, depositions in industrial scale were performed using preheated cylindrical and flat substrates moving longitudinally at various speeds, producing deposits with different thickness. In a third deposition, subsequent layers were deposited due the came and back longitudinal movement of the cylindrical substrate. The microstructure of all materials were evaluated by optical and scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, and X-ray diffraction. The powders of all experiments and the spray-co-laminated ribbons presented fully amorphous microstructure. The first and second deposits exhibited a 1 to 2.5 mm thickness amorphous layer formed in direct contact with the substrate. The median/central regions (10 to 15 mm thickness) presented a mix of crystalline and amorphous phases or fully crystalline microstructure depending the thickness of the deposit. The third deposit was formed by ~10 layers with ~2 mm thickness each presenting fully amorphous or a mix of crystalline and amorphous phases. These results suggesting that this process is a promising potential for the production of amorphous alloys in large volumes and sizes, expanding the use of these materials. / O uso de metais amorfos tornou-se um grande Mercado na indústria de micro-componentes e/ou peças milimétricas apresentando excelentes propriedades magnéticas e mecânicas e alta tendência de formação de fase amorfa como a recém desenvolvida liga amorfizável a base de ferro com composição [(FexCo1-x)0.75B0.2Si0.05]96Nb4, x = 0.1-0.5 at.%. No entanto, essas propriedades são atingidas quando esse material é processado por técnicas que impõe e mantém altas taxas de resfriamento (103-106 K/s), fatores limitantes para obtenção de peças amorfas com dimensão de centímetros. Nesse estudo a liga Fe43.2Co28.8B19.2Si4.8Nb4 foi processada por conformação por spray como uma rota alternativa para obtenção de depósitos de grandes dimensões. O estudo conduziu deposições sobre rolos de cobre rotativos, gerando uma condição de co-laminação produzindo grandes fitas. Em uma segunda etapa, foram realizadas deposições em escala industrial usando substratos cilíndricos e planos pré-aquecidos movendo-se longitudinalmente em várias velocidades, produzindo depósitos com diferentes espessuras. Em uma terceira deposição, camadas subseqüentes foram depositadas devido ao movimento de ida e vinda do substrato cilíndrico. As microestruturas de todos os materiais obtidos foram avaliadas por microscopia ótica e eletrônica de varredura, calorimetria diferencial de varredura e difração de Raios-X. Os pós de todos os experimentos e as fitas obtidas por co-laminação apresentaram microestrutura totalmente amorfa. O primeiro e segundo depósitos exibiram uma camada amorfa de 1- 2,5 mm de espessura formada em contato direto com o substrato. As regiões média/central dos depósitos apresentaram uma mistura de fases cristalinas e amorfa ou fases totalmente cristalinas dependendo da espessura do depósito. O terceiro depósito foi formado por ~10 camadas com ~2 mm de espessura cada apresentando microestrutura totalmente amorfa ou uma mistura de fases cristalinas e amorfa. Esses resultados sugerem que esse processo apresenta-se como um potencial promissor para a produção desse tipo de liga em grandes volumes e tamanhos, expandindo o uso desses materiais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3894.pdf: 9147864 bytes, checksum: 182a99bf3343ae398ecf109ca7539d57 (MD5) Previous issue date: 2011-08-03 / The aim of this work was the study of the microstructure and the wear resistance of two stainless steels, the ferritic-AIF with 27% Cr and the superduplex-SDM modified with boron (3.5% wt.), processed by spray forming. The rapid solidification promoted by this process has resulted in the formation of a new structure with refined grains and metastable phases. The deposits, weighing about 3.5 kg, were characterized by combination of scanning electron microscopy (SEM), hardness, micro hardness and wear resistance according to ASTM G65-04. The deposits of AIF and SDM showed more refined microstructure and higher hardness in respect to materials produced by conventional casting. The wear resistance of the SDM was higher than the materials tabulated in ASTM G65-04, namely, AISI D2 tool steel and Stellite 1016, while the AIF presented an intermediary value between these two materials. The addition of boron to the SDM is associated with the formation of borides and led to an increase in the hardness and wear resistance of this spray formed material. / O presente trabalho investigou a microestrutura e a resistência ao desgaste de dois aços inoxidáveis, o ferrítico-AIF com 27% de Cr e o superduplex-SDM modificado com boro (3,5% p), conformados por spray. A solidificação rápida promovida por esse processo resulta na formação de uma nova estrutura com grãos refinados e fases metaestáveis. Os depósitos, pesando aproximadamente 3,5 kg, foram caracterizados pela combinação de microscopia eletrônica de varredura (MEV), dureza, microdureza e resistência ao desgaste, conforme a norma ASTM G65-04. Os depósitos de AIF e SDM apresentaram microestrutura mais refinada e maior dureza em relação aos materiais obtidos por fundição convencional. A resistência ao desgaste do SDM mostrou-se mais elevada a dos materiais tabelados na norma ASTM G65-04, ou seja, aço ferramenta AISI D2 e Stellite 1016, enquanto o AIF apresentou valor de desgaste intermediário entre esses dois materiais. A adição de boro no SDM é associada à formação de boretos e conduziu a um aumento na dureza e na resistência ao desgaste desse material conformado por spray.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4110.pdf: 19505296 bytes, checksum: cfaa7cc2b1977b209995f3c991af54c9 (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / The equipments used to oil flow are submitted in an aggressive environment with the presence of hydrogen sulphide, carbon dioxide and sand, which contribute to corrosion and wear of the surface. To resist of these requests one alternative is the inner coating using materials with high properties of corrosion and wear. Amorphous coatings iron based have good prospects for this application. These alloys, beyond high properties, are low cost system and, therefore, they are viable economically. In this context, the aim of this work is the production and the characterization of coatings, using the amorphous alloy Fe60Cr8Nb8B24 (%at), with special focus on hardness and wear properties. Initially, preliminary studies were made for the evaluation of glass forming ability for selected composition and the influence of impurities on this behavior. The second step of this work was the production of coatings through two different routes. The first was thermal spraying process LVOF (low velocity oxygen fuel), with utilization of two distinct raw materials: (i) amorphous powders produced by atomization and (ii) amorphous powders made by high energy milling. In the other route, coatings were manufactured by spray forming process using prelayer of nickel alloys, whose aim was to allow the adhesion of particles on the substrate. All coatings produced were characterized using X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), wear and hardness tests and porosity and oxygen content measurements. The results shown the feasibility of production of amorphous coatings by the two routes analyzed, with interesting properties when compared to conventional materials. / Os equipamentos empregados no escoamento de petróleo são submetidos a condições de serviço bastante severas, destacando-se a presença de ácido sulfídrico, gás carbônico e areia, que contribuem para corrosão e desgaste da superfície. Para resistir a essas solicitações uma alternativa é o revestimento interno empregando materiais que apresentem propriedades elevadas de corrosão e desgaste, sendo os recobrimentos amorfos a base de ferro bastante promissores para essa aplicação. Essas ligas, além das propriedades elevadas, configuram-se como sistemas de baixo custo, que, portanto, são viáveis economicamente. Nesse contexto, essa dissertação de mestrado objetivou a produção e caracterização de recobrimentos de aços, empregando a liga amorfizável Fe60Cr8Nb8B24 (%at.) e enfatizando as propriedades de dureza e desgaste. Inicialmente, foram desenvolvidos estudos preliminares para avaliar a habilidade, da composição selecionada, em formar estrutura amorfa, mesmo quando elaborada a partir de elementos de pureza comerciais. A segunda etapa do projeto envolveu a efetiva produção de recobrimentos, através de duas diferentes rotas. A primeira delas empregou o processo de aspersão térmica pela técnica de LVOF (low velocity oxygen-fuel), sendo desenvolvidos processamentos com dois tipos de matérias-primas: (i) pós amorfos, produzidos por atomização e (ii) pós e depósitos produzidos pelo processo de conformação por spray e submetidos à etapa de moagem de alta energia. Já a outra rota envolveu, exclusivamente, o processo de conformação por spray, utilizando liga a base de níquel, como camada de ligação, para promover adequada adesão entre substrato e camada a ser depositada. Todos os recobrimentos produzidos foram caracterizados por difratometria de raios-X (DRX), calorimetria diferencial de varredura (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), sendo também realizados ensaios de desgaste e medidas de dureza, porosidade e teor de oxigênio. Os resultados obtidos indicaram a viabilidade de produção de recobrimentos amorfos pelas duas rotas analisadas e com propriedades bastante promissoras, quando comparados com materiais convencionais.