A deformação permanente é uma das principais patologias do revestimento asfáltico. Caracterizada pelo afundamento longitudinal do pavimento asfáltico, quando submetido ao carregamento de tensões elevadas. Conhecer o comportamento mecânico quanto à deformação permanente das misturas asfálticas é de grande relevância na busca da escolha correta da mistura a ser empregada no dimensionamento de um pavimento. O ensaio laboratorial que vem ganhando força no Brasil para avaliação do potencial de deformação plástica de misturas asfálticas é o ensaio uniaxial de carga repetida parametrizado pelo Flow Number (FN). Neste sentido, a presente pesquisa buscou analisar o comportamento à deformação permanente, através do ensaio uniaxial de carga repetida, de dez misturas asfálticas. Os materiais utilizados na pesquisa foram: agregados pétreos de origem basáltica e quatro diferentes ligantes asfálticos, a saber: concreto asfáltico denso - AMP 6085-E; concreto asfáltico denso – CAP TLA 30/45; concreto asfáltico gap-graded – AB-8 (com a incorporação de cal calcítica e cal dolomítica) e concreto asfáltico denso – CAP 30/45. As demais cincos misturas estudadas foram as mesmas, porém com a incorporação de um agente surfactante para redução das temperaturas de usinagem e compactação (misturas mornas). Os resultados mostraram que a mistura morna moldada com AMP 60/85 – E teve desempenho superior as demais misturas. O restante das misturas mornas apresentaram desempenho inferior ao das suas respectivas misturas quentes. Entre as misturas moldadas com AB-8 percebeu-se que a mistura (quente e morna) dosada com cal calcítica teve comportamento superior ao da mistura (quente e morna) com cal dolomítica, fator explicado pela quantidade superior de dióxido de cálcio disponível na cal. Quanto ao parâmetro FN, foi possível verificar que este parâmetro é mais sensível a taxa de deformação na zona secundária do que a magnitude de deformação sofrida pela mistura. Para um valor de FN igual a 300 (pistas de tráfego médio) reprovaria 6 das 10 misturas estudadas, sendo que as misturas com asfalto polímero e a mistura tipo gap-graded com AB-8 e cal calcítica foram as misturas de desempenho superior. / Rutting is one of the major distress types in asphalt pavements. It is characterized by the longitudinal permanent deformation and flow around the wheel path that occurs at the surface of an asphalt concrete pavement when subjected to high stresses. Understanding the mechanical behavior of permanent deformation development on asphalt mixtures is important to an appropriate choice of the mixture to be used in the pavement structure design. The uniaxial repeated load test, via the Flow Number (FN) parameter, has gained strength in Brazil to evaluate the plastic deformation development potential of asphalt mixtures. Hence, the present research attempted to analyze the permanent deformation behavior of ten asphalt mixes by means of the uniaxial repeated load test. The materials used in the research were basaltic stone aggregates and four different asphalt binders to fabricate the following mixes: Dense asphalt concrete with PMB 60/85-E; dense asphalt concrete with AC 30/45pen+TLA; gap-graded asphalt concrete with AR8 (calcitic lime and dolomitic lime added), and dense asphalt concrete with AC 30/45pen. The other five mixtures were the same, but with the incorporation of a surfactant additive to reduce mixing and compaction temperatures (warm mixtures). The results showed that the warm mix with PMB 60/85-E had a superior performance to the other mixtures. The other warm mixes studied displayed lower performance than their respective HMA. Among the mixtures with AR8, it was observed that both mixes (hot and warm) with added calcitic lime had superior behavior to both hot and warm mixes with dolomitic lime; arguably, an aspect explained by the higher quantity of available calcium dioxide available in the former lime. As for the parameter FN it was possible to verify that this parameter is more sensitive the rate of deformation in the secondary zone than the magnitude of the deformation suffered by the mixture. For a FN reference of minimum 300 cycles (medium traffic), 6 of the 10 mixtures studied would fail, being the mixtures with polymer modified binder and the gap-graded mixture with AR-8 and added calcitic lime the superior performance mixtures.

Orientadores: Rubens Caram Junior, Alexandra de Oliveira França Hayama / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T11:40:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_JulianaFelettoSilveiraCosta_M.pdf: 9637733 bytes, checksum: 7bc2d0a22ca6a34be43ea82403ecff91 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O controle da composição e a aplicação de tratamentos termo-mecânicos de ligas de titânio tipo ß permite otimizar microestruturas em relação à aplicações como biomaterial ortopédico. Amostras das ligas Ti-30Nb e Ti-35Nb (% em peso) foram preparadas em forno de fusão a arco voltaico, homogeneizadas a 1000 oC por 8 h e resfriadas em água, obtendo-se microestrutura formada pela fase ß combinada com a fase martensita ortorrômbica. Na seqüência, essas amostras seguiram duas rotas de processamento: uma envolvendo deformação plástica, seguida por tratamento térmico de envelhecimento e outra envolvendo deformação plástica seguida por recristalização e envelhecimento. Os resultados mostram que a microestrutura das amostras homogeneizadas é composta por grãos grosseiros, com aproximadamente 3 mm de diâmetro. A caracterização microestrutural das amostras deformadas mostra a presença de heterogeneidades de deformação, tais como bandas de cisalhamento. O tratamento térmico de envelhecimento foi realizado com o objetivo de estudar a precipitação das fases ? e a. A aplicação de tais tratamentos térmicos permitiu a otimização das microestruturas e do comportamento mecânico das ligas estudadas. / Abstract: This work deals with studies of titanium alloys used in orthopedic implants. The control of composition and application of thermo-mechanical treatments allows one to optimize microstructures regarding applications as orthopedic biomaterial. Samples of Ti-30Nb and Ti-35Nb (wt %) alloys were obtained by arc melting, solution heat treated at 1000 ºC for 8 hours and water quenched, resulting in microstructures composed by ß phase and orthorhombic martensite phase. Following, samples followed two processing routes: one involving plastic deformation followed by aging heat treatment and another involving plastic deformation followed by recrystallization and aging heat treatment. In the solution condition, the sample microstructures were formed by coarse grains, with approximate diameter of 3 mm. Microstructural characterization of deformed samples shows the presence of deformation heterogeneity, as shear bands. Aging heat treatment was accomplished with the aim of studying precipitation of ? and a phases. Application of the mentioned heat treatments allowed optimization of microstructure and mechanical behavior of the studied alloys. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Finamor_FelipePereira_M.pdf: 7096775 bytes, checksum: f9779c193bdb5089e6373c577ae23cc9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O aumento da razão da carga transportada por eixo tem sido fundamental para redução dos custos de transporte, porém é exigido cada vez mais das interações roda-trilho. Neste aspecto para se garantir a segurança dos bens transportados e o menor desgaste da roda é necessário o desenvolvimento de novos aços com maior dureza, porém sem redução de ductilidade. Uma das estratégias é se adicionar aos mesmos microadições (< 0,5 % em massa) de nióbio ou vanádio, os quais, em solução sólida na austenita atrasam sua decomposição em produtos difusionais, elevando a resistência mecânica dos aços. Neste trabalho foram avaliados dois aços com 0,7 %C microligados ou não ao nióbio-molidbênio e produzidos pela MWL Brasil para a fabricação de rodas ferroviárias, segundo a classe D da AAR (Association of American Railroads). Foram realizados ensaios dilatométricos para o levantamento das curvas de transformação isotérmica e o estudo das curvas de escoamento à quente dos aços microligados e não microligados através dos ensaios de compressão à quente de único passe. A adição dos microligantes provocaram atrasos na cinética de transformação austenita/perlita na ordem de 4 vezes e um pequeno aumento da dureza dos produtos de reação no aço microligado ao nióbio e molibdênio para as transformações isotérmicas avaliadas por dilatometria e aumentaram numa razão de 1,3 a 1,4 as tensões de pico e em 1,5 a 3 as deformações de pico para todas as faixas de temperatura e deformação analisadas para o aço microligado / Abstract: The increase in cargo transported by axis has been a critical factor in reducing transportation costs, requiring more and more of the wheel-rail interaction. In this aspect to ensure the safety of transported goods and the a reduction in the wear of the railwheel is necessary to develop new steels with higher hardness without loosing ductility. One strategy is to add small amounts of alloy elements (<0.5 wt%) of niobium or vanadium which in solid solution in austenite retards the diffusional decomposition and raise the mechanical strength of the steels. The object of this study was to evaluate two steels with 0.7 % C microalloyed or not with niobium-molybdenum, which were produced by MWL Brasil for the production of railway wheels, according to Class D of AAR (Association of American Railroads) standards. Dilatometric tests were carried out to evaluate the isothermal transformation of microalloyed or not steels, and the flow curves were evaluated through microalloyed steels or not in a single hot compression tests. The addition of microalloying elements have delayed the kinetics of austenite transformation to pearlite in the order of 4 times and slightly increase the hardness of the reaction products in niobium and molybdenum microalloyed steel for isothermal transformations evaluated by dilatometry and increased in a ratio of 1.3 to 1.4 the peak stresses and 1.5 to 3 the peak strain for all ranges of temperature and strain analyzed for the microalloyed steel / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Nesta Dissertação são apresentados os resultados do estudo da evolução microestrutural de um aço inoxidável dúplex UNS S32205 durante o processo de laminação a frio e posterior recozimento em 1080ºC. Amostras do aço na condição como-recebida, laminadas a frio e recozidas isotermicamente foram caracterizadas utilizando as técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura, dilatometria, espectroscopia de energia dispersiva (EDS), microdureza Vickers, difração de raios X, magnetização de amostra vibrante, macrotextura e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). No material na condição como-recebido foi possível observar uma microestrutura com a austenita parcialmente recristalizada (53%) apresentando maclas de recozimento e a ferrita recuperada. Uma fração volumétrica de cerca de 50% de cada fase foi encontrada. Cálculos termodinâmicos e análises químicas via EDS mostram boa concordância quanto à partição de soluto existente entre a ferrita e a austenita. Análises de magnetização mostraram que não houve variação considerável na fração de fase magnética nas amostras laminadas a frio até 79% de redução em espessura, ou seja, não foi possível observar a formação de martensita induzida por deformação nas condições de laminação utilizadas. Medidas do campo coercivo (Hc) e magnetização remanente (MR) mostram, porém, um comportamento quase linear em relação ao grau de deformação. Por meio de medidas de difração de raios X, utilizando uma análise qualitativa do alargamento de picos difratados, observou-se maior encruamento da austenita durante a laminação a frio. O mesmo comportamento foi encontrado em medidas de dureza individual de fases, assim como em análises de desorientação média de kernel (KAM) obtidos via EBSD. Análises de macrotextura e microtextura mostraram que o material na condição como-recebido possui uma textura forte, principalmente a ferrita, apesar de ser proveniente de um processo de laminação a quente. Durante a laminação a frio não foram observadas grandes mudanças nas componentes de textura em ambas as fases, porém, observou-se a intensificação da componente Goss-Latão na austenita, devido à deformação plástica e à formação de bandas de cisalhamento. Na ferrita observou-se uma típica intensificação da fibra ??com o aumento da deformação plástica. As amostras deformadas 43% e 64% recozidas em 1080 ºC apresentaram uma microestrutura totalmente recristalizada após 3 min de tratamento, caracterizada pela formação de uma estrutura tipo \"bambu\". Com 1 min de tratamento, através de análises de espalhamento da orientação de grão (GOS), observou-se a ocorrência de recristalização primária na ferrita (42% de grãos recristalizados) na amostra laminada 43%. Por outro lado, a austenita manteve uma microestrutura levemente recuperada. Com uma deformação de 64%, a fração recristalizada da ferrita não foi alterada significativamente enquanto que a austenita apresentou uma fração recristalizada de 43%. Análises de KAM mostraram uma maior diferença de energia armazenada na austenita do que na ferrita entre as amostras laminadas até 43% e 64%. Após o recozimento não foram observadas mudanças significativas na microtextura de ambas as fases. Porém, na ferrita observou-se um aumento considerável da fração dos contornos especiais (CSL) ?3, ?13b e ?29a (entre 11% e 12% no total) enquanto que na austenita somente um aumento na fração dos contornos tipo ?3 (cerca de 15%) associados aos contornos de macla foi identificado. / In this Dissertation, results of the study of the microstructural evolution of a duplex stainless steel UNS S32205 during the cold rolling process and further isothermal annealing at 1080ºC are reported. Samples of the steel in the as-received, cold-rolled and annealed conditions were characterized using light and scanning electron microscopy, dilatometry, energy dispersive spectroscopy (EDS), Vickers hardness, X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetization, macrotexture (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD). In the as-received material it was possible to observe a microstructure with partially recrystallized austenite (53%) with the presence of annealing twins and recovered ferrite. A volume fraction of approximately 50% of each phase was found. Thermodynamic calculations and chemical analysis via EDS showed good agreement on solute partitioning between ferrite and austenite. Magnetization analysis showed that there was no considerable changes in the magnetic phase fraction in the samples cold rolled up to 79% in thickness reduction. Hence, it was not possible to observe the formation of deformation induced martensite with the rolling conditions used in this work. Measurements of the coercive field (Hc) and remnant magnetization (MR) show, however, an almost linear behavior in relation to the degree of deformation. Through X-ray diffraction measurements, using a qualitative analysis of the diffracted peaks broadening, a higher work hardening of austenite was observed during cold rolling. The same behavior was found in hardness measurements of individual phases, and in the average kernel misorientation analysis (KAM) obtained by EBSD. Analysis of macrotexture and microtexture showed a strong texture in the as-received material, especially in ferrite, although this material was obtained by a hot-rolling process. During cold-rolling, no significant changes were observed in the texture components of both phases. However, an increase of the Goss-to-Brass component in austenite was noticed, and it may be related to the work hardening and to the formation of shear bands. In ferrite, the strengthening of the ?-fiber was noticed with increasing strain. The samples deformed 43% and 64% and annealed at 1080ºC showed a fully recrystallized microstructure after 3 min of annealing, forming a \"bamboo\" like structure. After 1-min annealing, by using grain orientation spread (GOS) analyzes, it was possible to observe the occurrence of primary recrystallization in ferrite (42% of recrystallized grains) in the 43% cold-rolled sample. On the other hand, austenite kept a slightly recovered microstructure. With a strain of 64%, the recrystallized fraction of ferrite did not change significantly, whereas austenite presented a recrystallized fraction of 45%. KAM analyzes showed a higher stored energy difference in austenite than in ferrite between the 43% and 64% rolled samples. Nevertheless, after annealing, a considerable increase in the fraction of special boundaries (CSL) ?3, ?13b and ?29a (between 11% and 12% in total) was observed in ferrite, while in austenite only an increase in the ?3 boundaries (about 15%), associated with the twin coherent boundaries, was identified.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Mecânica na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Dr. César de Sá

Nesta Dissertação são apresentados os resultados do estudo da evolução microestrutural de um aço inoxidável dúplex UNS S32205 durante o processo de laminação a frio e posterior recozimento em 1080ºC. Amostras do aço na condição como-recebida, laminadas a frio e recozidas isotermicamente foram caracterizadas utilizando as técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura, dilatometria, espectroscopia de energia dispersiva (EDS), microdureza Vickers, difração de raios X, magnetização de amostra vibrante, macrotextura e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). No material na condição como-recebido foi possível observar uma microestrutura com a austenita parcialmente recristalizada (53%) apresentando maclas de recozimento e a ferrita recuperada. Uma fração volumétrica de cerca de 50% de cada fase foi encontrada. Cálculos termodinâmicos e análises químicas via EDS mostram boa concordância quanto à partição de soluto existente entre a ferrita e a austenita. Análises de magnetização mostraram que não houve variação considerável na fração de fase magnética nas amostras laminadas a frio até 79% de redução em espessura, ou seja, não foi possível observar a formação de martensita induzida por deformação nas condições de laminação utilizadas. Medidas do campo coercivo (Hc) e magnetização remanente (MR) mostram, porém, um comportamento quase linear em relação ao grau de deformação. Por meio de medidas de difração de raios X, utilizando uma análise qualitativa do alargamento de picos difratados, observou-se maior encruamento da austenita durante a laminação a frio. O mesmo comportamento foi encontrado em medidas de dureza individual de fases, assim como em análises de desorientação média de kernel (KAM) obtidos via EBSD. Análises de macrotextura e microtextura mostraram que o material na condição como-recebido possui uma textura forte, principalmente a ferrita, apesar de ser proveniente de um processo de laminação a quente. Durante a laminação a frio não foram observadas grandes mudanças nas componentes de textura em ambas as fases, porém, observou-se a intensificação da componente Goss-Latão na austenita, devido à deformação plástica e à formação de bandas de cisalhamento. Na ferrita observou-se uma típica intensificação da fibra ??com o aumento da deformação plástica. As amostras deformadas 43% e 64% recozidas em 1080 ºC apresentaram uma microestrutura totalmente recristalizada após 3 min de tratamento, caracterizada pela formação de uma estrutura tipo \"bambu\". Com 1 min de tratamento, através de análises de espalhamento da orientação de grão (GOS), observou-se a ocorrência de recristalização primária na ferrita (42% de grãos recristalizados) na amostra laminada 43%. Por outro lado, a austenita manteve uma microestrutura levemente recuperada. Com uma deformação de 64%, a fração recristalizada da ferrita não foi alterada significativamente enquanto que a austenita apresentou uma fração recristalizada de 43%. Análises de KAM mostraram uma maior diferença de energia armazenada na austenita do que na ferrita entre as amostras laminadas até 43% e 64%. Após o recozimento não foram observadas mudanças significativas na microtextura de ambas as fases. Porém, na ferrita observou-se um aumento considerável da fração dos contornos especiais (CSL) ?3, ?13b e ?29a (entre 11% e 12% no total) enquanto que na austenita somente um aumento na fração dos contornos tipo ?3 (cerca de 15%) associados aos contornos de macla foi identificado. / In this Dissertation, results of the study of the microstructural evolution of a duplex stainless steel UNS S32205 during the cold rolling process and further isothermal annealing at 1080ºC are reported. Samples of the steel in the as-received, cold-rolled and annealed conditions were characterized using light and scanning electron microscopy, dilatometry, energy dispersive spectroscopy (EDS), Vickers hardness, X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetization, macrotexture (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD). In the as-received material it was possible to observe a microstructure with partially recrystallized austenite (53%) with the presence of annealing twins and recovered ferrite. A volume fraction of approximately 50% of each phase was found. Thermodynamic calculations and chemical analysis via EDS showed good agreement on solute partitioning between ferrite and austenite. Magnetization analysis showed that there was no considerable changes in the magnetic phase fraction in the samples cold rolled up to 79% in thickness reduction. Hence, it was not possible to observe the formation of deformation induced martensite with the rolling conditions used in this work. Measurements of the coercive field (Hc) and remnant magnetization (MR) show, however, an almost linear behavior in relation to the degree of deformation. Through X-ray diffraction measurements, using a qualitative analysis of the diffracted peaks broadening, a higher work hardening of austenite was observed during cold rolling. The same behavior was found in hardness measurements of individual phases, and in the average kernel misorientation analysis (KAM) obtained by EBSD. Analysis of macrotexture and microtexture showed a strong texture in the as-received material, especially in ferrite, although this material was obtained by a hot-rolling process. During cold-rolling, no significant changes were observed in the texture components of both phases. However, an increase of the Goss-to-Brass component in austenite was noticed, and it may be related to the work hardening and to the formation of shear bands. In ferrite, the strengthening of the ?-fiber was noticed with increasing strain. The samples deformed 43% and 64% and annealed at 1080ºC showed a fully recrystallized microstructure after 3 min of annealing, forming a \"bamboo\" like structure. After 1-min annealing, by using grain orientation spread (GOS) analyzes, it was possible to observe the occurrence of primary recrystallization in ferrite (42% of recrystallized grains) in the 43% cold-rolled sample. On the other hand, austenite kept a slightly recovered microstructure. With a strain of 64%, the recrystallized fraction of ferrite did not change significantly, whereas austenite presented a recrystallized fraction of 45%. KAM analyzes showed a higher stored energy difference in austenite than in ferrite between the 43% and 64% rolled samples. Nevertheless, after annealing, a considerable increase in the fraction of special boundaries (CSL) ?3, ?13b and ?29a (between 11% and 12% in total) was observed in ferrite, while in austenite only an increase in the ?3 boundaries (about 15%), associated with the twin coherent boundaries, was identified.

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: Maurice de Koning / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T15:22:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_DomingosLopesda_D.pdf: 17651517 bytes, checksum: 27cb54e210fe4d9dd8c11581abe57d01 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Usando a abordagem da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), estudamos propriedades estruturais de falhas de empilhamento e discordâncias parciais na fase sólida mais comum da água, conhecida como gelo Ih. Uma das principais características do gelo Ih é o desordenamento protônico, que exerce forte influência nas estruturas destes defeitos extensos. O deslocamento relativo entre camadas para produzir as falhas de empilhamento no gelo Ih é responsável por criar uma série de violações nas regras do gelo conhecidas como defeitos Bjerrum. Nas otimizações de geometria por DFT observamos que as moléculas apresentaram uma forte tendência de reconstrução para eliminar os defeitos Bjerrum. Entretanto, a desordem protônica dificulta que todos os defeitos Bjerrum sejam corrigidos espontaneamente. Estes defeitos remanescentes são responsáveis por elevar consideravelmente a energia de formação da falha de empilhamento, contrariando as estimativas experimentais. Tal contradição sugere que não há concentrações significativas de defeitos Bjerrum em falhas de empilhamento no gelo Ih. De fato, os nossos resultados para as energias de formação de falhas de empilhamento sem defeitos Bjerrum são muito próximos de zero, concordando com as estimativas experimentais. Uma energia de formação de falha de empilhamento baixa indica que a dissociação de discordâncias perfeitas em discordâncias parciais é favorável. Nós investigamos propriedades estruturais de discordâncias parciais conhecidas como parciais 30° e 90°. Observamos uma semelhança muito grande entre as estruturas destas parciais no gelo Ih com o caso do silício. Assim como no silício, as moléculas de água presentes no caroço destas parciais apresentam uma ligação quebrada. Em ambas as parciais observamos uma forte tendência de reconstrução de caroço para restabelecimento desta ligação. Novamente, a desordem protônica dificulta o restabelecimento de todas as ligações quebradas espontaneamente criando defeitos de reconstrução conhecidos como defeitos de anti fase (APD) que também são observados no silício. Fizemos simulações que comparam as energias das parciais não-reconstruídas com as totalmente reconstruídas e os nossos resultados mostraram uma grande redução do excesso de energia com a reconstrução. Isto sugere que as discordâncias parciais no gelo Ih são reconstruídas. A discordância parcial 90° apresenta dois tipos de reconstrução um deles conhecido como período simples e o outro como período duplo. A diferença de energia entre estas reconstruções é tão pequena que é plausível que estas reconstruções coexistam em um mesmo caroço. Esta coexistência é mais uma das semelhanças entre o caso do gelo Ih e do silício. Os principais resultados desta Tese foram publicados em Physical Review B 85, 024119 (2012) / Abstract: Using the Density Functional Theory (DFT) approach, we studied the structural properties of stacking faults and partial dislocations in the most common solid phase of water, known as ice Ih. One of the main features of Ice Ih is the proton disorder, which has a strong influence on the structures of these defects. The relative displacement between layers to produce the stacking faults in ice Ih is responsible for creating violations of the ice rules known as Bjerrum defects. In DFT geometric optimizations we observed that molecules show a strong tendency to reconstruct to eliminate the Bjerrum defects. However, the proton disorder prevents the correction of all Bjerrum defects spontaneously. These remaining defects are responsible for higher stacking-fault energies, contradicting experimental estimates. This contradiction suggests that there is no significant concentration of Bjerrum defects in stacking faults in ice Ih. Indeed fact, our results for stacking fault energies without Bjerrum defects are almost zero, consistent with the experimental estimates. Low stacking fault energies suggest that dissociation of perfect dislocations into two partials is favorable. We investigated the structural properties of 30° and 90° partial dislocations. We observed that the structures of partial dislocations in ice Ih is very similar to the case of silicon. As in silicon, the water molecules in the partial dislocation core have one dangling bond. In both partials we observed a strong tendency of reconstruction to fix this dangling bond. Again, the proton disorder prevents the full correction of dangling bonds to occur spontaneously, creating reconstruction defects known as anti phase defects, that are also observed in silicon. We compare the nonreconstructed with fully reconstructed partial dislocations and observed a large reduction of excess energies associated with reconstruction. This suggests that partial dislocation in ice Ih are reconstructed. The 90° partial has two types of reconstruction. One is known as single period and another as double period. The energy difference between both is so small that it is plausible that these reconstructions coexist in the same core. This coexistence is yet another similarity between ice Ih and the silicon. The main results of this Thesis were published in Physical Review B 85, 024119 (2012) / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Antonio Celso Fonseca de Arruda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:11:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tivelli_Erick_M.pdf: 5369905 bytes, checksum: b9254f481c50f8e409adfc4b024d1c79 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente trabalho analisou experimentalmente a utilização de latas de alumínio como absorvedor de energia de impacto. Foram realizados ensaios de compressão estáticos e dinâmicos objetivando correlacionar as deformações das latas com a energia absorvida. Foram analisadas a influência de fatores como, preenchimento da lata (ar ou vermiculita expandida) e disposição do arranjo para receber o impacto nas condições de latas separadas ou agrupadas. O levantamento das características da deformação que estão vinculadas com a absorção do impacto permitem especificar o tipo ideal da estrutura a ser impactada para diferentes aplicações. Os resultados do estudo viabilizaram a utilização das latas de alumínio, na condição de absorvedores de energia com deformação controlada, em barreiras de trenó de impacto / Abstract: The present study examined experimentally the use of aluminum beverage cans as absorbing impact energy elements. Crushing tests were performed aiming to correlate static and dynamic deformations of the cans with the energy absorbed. The study evaluated several conditions for forming a barrier capable of absorbing impact energy during impact tests on the sled. Static and dynamic crushing tests were performed aiming a better understanding of the behavior of the cans in such situations, and also analyzed the influence of factors such as filling the can (air or expanded vermiculite) and arrangement of the impact barrier, this tested the can as a honeycomb and in separate conditions. The study of the characteristics of deformation that are linked to allow the absorption of impact specify the ideal type of structure to be impacted for different applications. The results obtained in this work enabled the use of aluminum cans as agents of energy absorbers for the sled test / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Sergio Tonini Button, Lisandro Pavie Cardoso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:43:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_JairoAparecido_D.pdf: 8682650 bytes, checksum: 27ebe62387c0117dc7b3f4e812feec64 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A evolução dos materiais, de seus processos de transformação e de diversos componentes mecânicos vêm requerendo cada vez mais o desenvolvimento de técnicas e métodos para sua análise. A transformação de materiais por deformação plástica origina tensões internas chamadas tensões residuais que podem vir a alterar a resposta do componente e/ou sistema quando em uso. Este trabalho tem como objetivo a análise dessas tensões residuais em válvulas dinâmicas estampadas por difração de raios- X e pelo método de elementos finitos. Dentro deste contexto, foi desenvolvido um método alternativo ao usual sen2", para a determinação de tensões residuais por difração de raios- X em pequenas áreas, esse utiliza o método de análise da difração de raios-X usualmente empregada na determinação de tensões residuais em filme finos . Os resultados obtidos na difração de raios-X mostraram-se compatíveis com o processo de deformação estudado e também com os resultados da simulação numérica pelo método de elementos finitos. A comprovação prática desses resultados deu-se pela realização de ensaios de durabilidade em bancada por flexão alternada reversa de uma válvula dinâmica nas seguintes condições de fabricação: a) estampada, b) estampada e deformada plasticamente em regiões de alta solicitação mecânica e c) estampada, deformada plasticamente e com um processo abrasivo adicional empregado para a eliminação de regiões potencialmente danosas ao componente previamente verificadas na simulação. Os resultados obtidos nesses ensaios comprovaram a validade dos métodos empregados para a análise das tensões residuais / Abstract: The continuous development of engineering materials, the new manufacturing processes, and the more complex mechanical parts have required constandy improvement of techniques and methods able to make analyses fast and easy. Metal forming with dimensional changes by plastic deformation results internal stresses, named residual stresses, which can significandy a:ffect the mechanical performance of parts and systems. The main objective of this work is to develop a method to analyze the residual stresses in stamped dynamical valves by X-ray diffraction and by the finite element method. In this context it was developed a sin2", alterna tive method based on the method common1y applied to the determination of residual stresses in metallic thin fUms. The results obtained from X-ray diffraction are coherent to those obtained in the stamping processes and in the simulation by the finite element method. These results were also compared to results from fatigue tests carried out with a laboratory bench (cantilever alterna te reversed bending) with dynamic valves in the conditions: a) as blanked , b) blanked and plastica11y deformed on the regions subjected to high 10005, and c) blanked, plastica11y deformed and grinded to eliminate potential dangerous regions as revea1ed in the simulation. The results obtained in the fatigue tests confumed the validity of the methods applied in this work to analyze the residual stresses / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica