Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-07-27T23:02:40Z No. of bitstreams: 1 BASÍLIO SERRANO DE SOUSA FILHO – DISSERTAÇÃO (UAEMa) 2015.pdf: 6550059 bytes, checksum: df64991899dee3033f0a17c6e1047024 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-27T23:02:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BASÍLIO SERRANO DE SOUSA FILHO – DISSERTAÇÃO (UAEMa) 2015.pdf: 6550059 bytes, checksum: df64991899dee3033f0a17c6e1047024 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / CNPq / O objetivo deste trabalho é produzir ligas de titânio-nióbio (Ti-Nb) pelo processo de fusão a plasma seguido d emoldagem por injeção em molde metálico (PSPP, plasma skull push-pull). As ligas de Ti-Nb foram produzidas com teores crescentes de nióbio correspondentes a 5, 10, 15, 20 e 30% (em peso). Essas ligas foram caracterizadas quanto a sua composição química, microestrutura, propriedades mecânicas e resistência à corrosão, visando futuras aplicações biomédicas. A microestrutura observada nestas ligas variou em função da concentração de Nb, manifestando-se na variação dos tamanhos de grãos, estando presentes nos contornos de grãos camadas de fase α nucleadas, placas de Widmanstatten e inclusas na matriz intragranular lamelas da fase α ou fase β nucleadas. As análises de difração de raios X revelaram picos característicos das fases α, α’, α” e β. Nas concentrações entre 5 a 10%p de Nb, observou-se predominantemente as fases α e α’. Nas concentrações entre 15 e 20%p de Nb se alternaram as fases α, α’, α” e β. A concentração de 30%p de Nb apresentou as fases α” e β, sendo a β em maiores proporções. Os resultados de microdureza registraram a dependência quanto à microestrutura, presente em cada composição. O módulo de elasticidade (E) foi influenciado pelas fases constituintes, por alterações da microestrutura, apresentando correlação direta com o teor de Nb. As ligas Ti-Nb foram submetidas a ensaios eletroquímicos de corrosão segundo a norma ASTM F2129-15, e utilizando fluido corporal simulado (SBF), à temperatura corpórea (37ºC). Avaliou-se a influência dos teores de Nb sobre as medidas de polarização potenciodinâmica linear (PPL) e a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). A resistência à corrosão das ligas Ti-10Nb e Ti-30Nb foi superior à das outras composições, embora haja ocorrência de formação de filmes de passivação em todas as ligas estudadas. O circuito elétrico equivalente, obtido dos diagramas de impedância, confirma a formação dos filmes de passivação, mais evidentes nas concentrações anteriormente citadas. / The objective of this work is to produce titanium alloys, niubium (Nb-Ti) by plasma fusion process followed by injection molding metal mold (PSPP, plasma push-pull skull). The Ti-Nb alloys were produced with increasing levels of niobium corresponding to 5, 10, 15, 20 and 30% (by weight). These alloys were characterized for their chemical composition, microstructure, mechanical properties and corrosion resistance, aiming future biomedical applications. The microstructure observed in such alloys varies with the concentration of Nb, manifesting itself in the range of grain sizes being present in the contours of grain layers of α nucleated phase Widmanstätten plates and included in the intragranular array plates of the α phase or phase β nucleated. The analysis of X-ray diffraction showed the characteristic peaks of phases α, α’, α” and β. At concentration of 5 to 10 wt% of Nb, it was observed predominantly the α phase and α’. In concentrations between 15 and 20 wt% Nb alternated phases α, α’, α” and β. The concentration of 30wt% Nb presented phases α’ and β, with the β in higher proportions. The microhardness results reported in dependence on the microstructure present in each composition. The modulus of elasticity (E) is influenced by the constituent phases, changes the microstructure, having a direct correlation with the Nb content. The Ti-Nb alloys were subjected to electrochemical corrosion tests according to ASTM F2129-15, and using simulated body fluid (SBF) at body temperature (37ºC). We evaluated the influence of N levels on linear potendiodynamic polarization measurements (PPL) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The corrosion resistance of Ti-10Nb and Ti-30Nb alloy was superior to other compositions, although there is occurrence of formation of passivating films on all studied alloys. The electoral equivalent circuit obtained from the impedance diagrams, confirms the formation of passivating films on all studied alloys. The electrical equivalent circuit obtained from the impedance diagrams, confirms the formation of passivation films, most evident in the concentrations mentioned above.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T14:30:57Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T14:30:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T14:30:57Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T14:30:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os aços inoxidáveis ferríticos são naturalmente ferromagnéticos, o que impossibilita sua utilização em próteses ortopédicas. Apesar disso, em algumas aplicações específicas, faz-se necessário o uso de um biomaterial ferromagnético, como nas próteses odontológicas e faciais com conectores magnéticos. Este trabalho apresenta o estudo da resistência à corrosão e citotoxicidade do aço inoxidável ferrítico AISI 444, para avaliar seu potencial de uso como um biomaterial. O aço AISI 444 possui baixo teor de níquel, teores extrabaixos de intersticiais (C e N) e é estabilizado com Ti e Nb. Como materiais de referência foram utilizados o aço inoxidável austenítico ISO 5832-1 (ASTM F-138), por ser o biomaterial metálico mais empregado na fabricação de próteses ortopédicas, e uma base ferromagnética do sistema de fixação de próteses odontológicas, feita em aço inoxidável ferrítico (NeoM). O ensaio de citotoxicidade in vitro, pelo método de incorporação do corante vermelho neutro, revelou que o aço inoxidável AISI 444 não apresentou citotoxicidade. O comportamento frente à corrosão foi estudado por meio de curvas de polarização anódica potenciodinâmicas e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). O meio de ensaio foi uma solução salina tamponada de fosfato (PBS), em condição naturalmente aerada e em fresta, a temperatura de 37 ºC. Para simular a condição de fresta dos ensaios eletroquímicos foi desenvolvido um novo equipamento. As propriedades eletrônicas do filme passivo foram avaliadas pela técnica de Mott-Schottky. Em meio aerado, os resultados de EIE indicaram que todos os materiais se mostraram passivos. As curvas de polarização indicaram que a resistência à corrosão por pite do aço AISI 444 foi equivalente à do aço ISO 5832-1, porém superior à do NeoM. Pelos diagramas de Mott-Schottky, conclui-se que o filme óxido no aço AISI 444 possui menor concentração de dopantes que o aço NeoM. Isto sugere que o aço AISI 444 apresenta maior resistência à transferência de carga através do filme passivo. Em condição de fresta, as polarizações indicaram taxas de corrosão baixas para ambos os aços, porém superiores para o aço ISO 5832-1, em comparação ao aço AISI 444. As micrografias das superfícies dos aços, após polarização, revelaram um maior ataque corrosivo no aço ISO 5832-1 do que no aço AISI 444. O aço NeoM apresentou composição química fora da especificação da norma. Os baixos teores de Cr e de Mo, além das altas concentrações de sulfetos, foram as prováveis causas da menor resistência à corrosão do NeoM, indicada pelos ensaios eletroquímicos. O equipamento proposto para avaliação da resistência à corrosão, em condição de fresta, mostrou boa reprodutibilidade de resultados. O aço inoxidável AISI 444 apresentou alta potencialidade para uso como biomaterial, especialmente na fabricação de componentes protéticos com fixação magnética. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2017-11-17T16:32:32Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-17T16:32:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os aços inoxidáveis duplex são largamente utilizados na fabricação de equipamentos para a indústria de óleo e gás, utilizados tanto no ambiente onshore quanto offshore. Sua grande limitação é que, com o aumento de temperatura, ocorre precipitação de fases indesejáveis, que reduzem drasticamente a resistência à corrosão e as propriedades mecânicas desses materiais. Considerando o efeito deletério da soldagem a fusão nos aços inoxidáveis duplex, a soldagem por atrito com pino não-consumível (FSW) é amplamente considerada como alternativa aos processos convencionais. Como no FSW a união dos materiais ocorre no estado sólido, muitos dos problemas de soldabilidade associados às técnicas tradicionais de soldagem por fusão são evitados. Neste trabalho, amostras retiradas da zona misturada (ZM), das zonas afetadas pelo calor (ZTA e ZTMA) e do metal de base (MB) de chapas de aço inoxidável lean duplex LDX 2404&reg (UNS S82441) soldadas por atrito com pino não-consumível foram caracterizadas microestruturalmente e tiveram sua resistência à corrosão avaliada por meio de ensaios eletroquímicos. Os resultados obtidos nos ensaios eletroquímicos indicaram que as zonas afetadas pelo calor e a ZM se mantiveram tão resistentes à corrosão localizada quanto o MB. Permitiram concluir também que a excelente resistência à corrosão da liga está associada ao teor elevado de N. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2017-11-21T11:56:39Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-21T11:56:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O processo de soldagem por fricção e mistura (FSW) tem despertado grande interesse nos últimos anos e tornou-se uma alternativa para unir materiais de baixa soldabilidade, como as ligas de alumínio das séries 2XXX e 7XXX, as quais são empregadas na estrutura das aeronaves, por possuírem elevada relação resistência/peso. O processo FSW, todavia, causa mudanças microestruturais nos materiais soldados, particularmente na zona misturada (ZM) e nas zonas termicamente (ZTA) ou termomecanicamente (ZTMA) afetadas. Estas mudanças geralmente interferem no desempenho frente à corrosão das ligas soldadas. No presente estudo, a resistência à corrosão das ligas de alumínio 2024-T3 e 7475-T761, unidas pelo processo FSW foi investigada em solução 10 mM de NaCl. Ensaios de visualização em gel ágar-ágar e de imersão associados a técnicas microscópicas foram realizados para investigar o efeito do acoplamento galvânico na corrosão das diferentes regiões da junta soldada. Os resultados do ensaio de visualização em gel mostraram que, quando acopladas, a liga 2024 atua como cátodo e a 7475 como ânodo. Os ensaios de imersão revelaram acoplamento galvânico entre as ligas na zona misturada (ZM). A região mais afetada pela corrosão foi a ZTMA da liga 7475, com corrosão intergranular desde as primeiras horas de imersão. A influência do processo de soldagem na resistência à corrosão das duas ligas de alumínio foi investigada por ensaios eletroquímicos. Os ensaios eletroquímicos adotados foram medidas de potencial de circuito aberto (PCA) em função do tempo de exposição ao meio corrosivo, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e curvas de polarização potenciodinâmica. Os ensaios de polarização mostraram elevada atividade eletroquímica na zona de mistura indicada pelos altos valores de densidade de corrente em comparação com as demais zonas testadas. Os resultados de EIE globais mostraram que nas primeiras horas de exposição ao eletrólito o processo de corrosão foi predominantemente controlado pela liga 7475; todavia, com o tempo de exposição ao eletrólito, a corrosão passou a ser controlada pela liga 2024. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

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Sanicro 28 and Alloy 625 are corrosion-resistant nickel alloys with a fully austenitic structure and a very low carbon content, which means they are both well suited for cold working. Since the millennium shift deformation twinning has been a live research issue as it enhances strength and ductility simultaneously. As nickel has been pointed out as a high stacking fault energy element and deformation twinning should be promoted by a low stacking fault energy level they have been considered as opposite poles. Nonetheless, it is known since long that deformation twins can emerge in high stacking fault face centred cubic elements at low temperatures. In this thesis, we have investigated deformation twinning behaviour in corrosion-resistant nickel alloys. The objective is trying to distinguish between deformation twinning in TWIP steel and corrosion resistant nickel alloys regarding for instance size and bundles. Interrupted uniaxial tensile tests have been performed at several cold working temperatures for the alloys: Sanicro 28 (31% nickel) and Alloy 625 (61% nickel). The microstructure has been characterized in homogeneous deformation volume, by scanning electron microscopy electron backscattering diffraction and electron channelling contrast imaging, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. In one investigation fracture behaviour has also been studied with secondary electrons. Ab initio calculations, crystal plasticity modelling and DAMASK simulations have been performed to support emphasizing active deformation mechanisms. It has been revealed that deformation twinning can occur in high Ni alloys. With increasing deformation twinning levels, the diffuse necking decreases. Ab initio calculations indicates that the initiation of deformation twins cannot be determined solely by the stacking fault energy. Distinct features were discovered at low strains that could be rejected from being neither deformation twins nor stacking faults. Level of texture increases with increasing strain and decreasing temperature and the texture modes are changed with decreasing temperature. / Sanicro 28 och Alloy 625 är två legeringar med ett imponerande korrosionsmotstånd, ett lågt kolinnehåll och en helaustenitisk struktur. Det gör dem väl lämpade för kallbearbetning. Sedan millenieskiftet har aktivten varit mycket hög inom forskningsområdet: deformationstvillingar. TWIP (twinning induced plasticity)-effekten har den så eftertraktade egenskapen att både styrkan och duktiliteten förbättras på samma gång. Eftersom nickel har en hög staplingsfelsenergi och TWIP-effekten har uppmätts/beräknats till att aktiveras vid ett snävt och lågt värde, för densamma, har ett ökande nickelinnehåll och TWIP-effekten setts som direkta motpoler. Trots det, har man länge vetat om att deformationstvillingar också framträder, om än, vid låga temperaturer, i legeringar med kubiskt ytcentrerat gitter och hög staplingsfelsenergi. I den här avhandlingen har vi undersökt hur deformationstvillingar utvecklas, om de ens kan bildas i korrosionsbeständiga legeringar med ett högt nickelinnehåll. Målet är att se om det finns några större skillnader i tvillingbeteendet i TWIP-stål i jämförelse med korrosionsbeständiga legeringar med ett högt nickelinnehåll. Några egenskaper vi har tänkt att undersöka är: tjocklek på tvillingarna och om tvillingarna bildas i grupper. Vi hoppas på så sätt kunna svara på den övergripande forskningsfrågan: är det möjligt att designa ett rostfritt TWIP-stål, baserat på det vanligaste legeringssystemet för rostfria austenitiska stål, nämligen: järn-krom-nickel? Enaxliga dragprov har genomförts vid flera kallbearbetningstemperatuer; de har utförts både till brott och till förutbestämda töjningsnivåer. Legeringarna som har testats är: Sanicro 28 (31% nickel) och Alloy 625 (61% nickel). Mikrostrukturen har framför allt karakteriserats i material uttaget från volym där deformationen har varit homogen. De analysmetoder som har använts är: svepelektronmikroskopi, mer specifikt: ”electron backscatter diffraction” och ”electron channelling contrast imaging”. Transmissionselektronmikroskop och röntgendiffraktion har också använts. I en undersökning har också brottbeteende studerats med hjälp av "secondary electrons". Ab initioberäkningar, modellering av kristallplasticitet och materialbeteende med hjälp av DAMASK har också utförts för att kunna se vilka deformationsmekanismer som är aktiva. Vi upptäckte att deformationstvillingar faktiskt kan bildas i korrosionsbeständiga legeringar med ett högt nickelinnehåll. Den diffusa midjebildningen minskar på samma gång som andelelen deformationstvillingar ökar. Ab initioberäkningarnas resultat indikerar också på att deformationstvillingarnas inträde inte enbart kan bestämmas med staplingsfelsenergin. Tydliga mikrostrukturmönster upptäcktes med hjälp av transmissionsmiroskop och vid låga töjningsnivåer. De mikrostrukturmönstren kunde avfärdas från att vara både deformationstvillingar och staplingsfel. Texturnivån ökar med ökande töjningsnivå och sjunkande temperatur. Typen av textur förändras också med sjunkande temperatur. / <p>Funding agency: Tube division, Alleima AB</p>