Ligas com o efeito de memória de forma (EMF) podem recuperar seu formato original após serem deformadas plasticamente, mediante um tratamento térmico específico. Essas característica e propriedades são muito interessantes de serem exploradas, pois possibilita a fabricação de junções e sistemas de acoplamento de tubulações sem solda. As ligas inoxidáveis Fe-Mn-Si-Cr-Ni que apresentam essa propriedade são candidatas em potencial para essa aplicação e tem atraído a atenção de pesquisadores por ser uma alternativa econômica e de fácil produção quando comparadas às ligas com memória de forma à base de cobre ou níquel-titânio. No presente trabalho, foi caracterizada a microestrutura, comportamento de transformações ocorridas em função da temperatura e microdureza de um aço inoxidável do sistema Fe-Mn-Si-Cr-Ni com efeito memória em duas condições diferentes de processo termomecânicos. A liga foi fundida, usando a rota de sucateamento para diminuir o valor do produto final e viabilizar a produção. A fusão gerou um lingote com alto nível de inclusões, porosidade e fases secundárias precipitadas. A liga foi estudada nas condições homogeneizada e laminada a quente. O tratamento térmico de homogeneização eliminou algumas fases secundárias e também aumentou o grão austenítico. As temperaturas das transformações de fases não tiveram variação significativa para as diferentes condições, mostrando que o mesmo é fortemente influenciado pela composição química. A liga estudada não apresentou boa resistência à corrosão por pite em meios contendo cloretos. / Alloys with shape memory effect can recover its original shape after being deformed plastically, by a specific heat treatment. It´s really worthwhile to explore this feature because it allows the fabrication of joints and pipe coupling joints without the use of welds. The alloys Fe-Mn-Si-Cr-Ni that have this property are potential candidates for this application and has attracted the attention of researchers to be an economical alternative and easy production compared to shape memory alloys with based copper or nickel-titanium. In the present study, were characterized the microstructure, microhardness and phase transformations as temperature´s function of a stainless steel Fe-Mn-Si-Cr-Ni system with memory effect in two different conditions of thermomechanical process by scrapping starting from more conventional routes to decrease value of the final product and enable production. The melting of the alloy ingot generated a high level of inclusions, porosity and precipitated secondary phases. The alloy were studied in homogenized and hot rolled conditions. The hot rolled condition presented the best results, with a refined microstructure. The homogenizing heat treatment removed some secondary phases and also increased the austenitic grain. The temperatures of phase transformations hadn´t significant variation in the diferents conditions studieds. The alloy didn´t show a good pitting corrosion resistance in chloride environments. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-22T18:30:41Z No. of bitstreams: 1 DissRWS.pdf: 6193084 bytes, checksum: 3bdd1b505e2e63b3865d89c32053e44b (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-22T18:30:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRWS.pdf: 6193084 bytes, checksum: 3bdd1b505e2e63b3865d89c32053e44b (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-22T18:30:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRWS.pdf: 6193084 bytes, checksum: 3bdd1b505e2e63b3865d89c32053e44b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-22T18:31:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRWS.pdf: 6193084 bytes, checksum: 3bdd1b505e2e63b3865d89c32053e44b (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Não recebi financiamento / The shape memory effect represents a physical property of materials with great potential applications in several sectors of Industry. In metallic materials, it’s a phenomenon associated to martensitic transformation and its reversion process in which the material, after being deformed over its elastic limit, can reestablish its original form through heat treatment. It’s really worthwhile to explore this feature because it allows the fabrication of joints and pipe coupling joints without the use of welds. The stainless Fe-Mn-Si-Cr-Ni alloys which this property are potentially eligible for this application and thus have attracted attention of researchers because they’re a cheap economical alternative and easy to be produced when compared to copper and Nickel-Titanium alloys with shape memory shape effect. However, these stainless alloys still feature discrete values of shape recovery and limited corrosion resistance. Besides that, the fabrication processes of this alloys reported in literature involve the production through induction vacuum furnaces that add great cost to the final product and imply few engineering applications. In this regard, the present work aimed to contribute to the study of Fe-Mn-Si-Cr-Ni alloys with shape memory effect and creating and characterizing an alloy obtained by fusion in inductions furnace without controlled atmosphere, assessing the different conditions of material processing when in terms of microstructure, mechanical properties, degree of shape recovery and corrosion resistance. The fusion of the alloy has generated an ingot with a high level of non-metallic inclusions and a certain amount of interdendritic porosity as well as the formation of secondary phases in the microstructure. The homogenization treatment has dropped some of the secondary phases, but the air cooling generated precipitation in grain boundaries. In the heat-treated condition, the alloy featured better results in terms of shape recovery and corrosion resistance. / O efeito de memória de forma representa uma propriedade física dos materiais com grande potencial para aplicações em diversos setores da indústria. Nos materiais metálicos, trata-se de um fenômeno associado à transformação martensítica e seu processo de reversão no qual o material, após ser deformado acima de seu regime elástico, consegue reestabelecer sua forma original mediante aquecimento. Essa característica é interessante de ser explorada, pois possibilita a fabricação de junções e sistemas de acoplamento de tubulações sem solda. As ligas inoxidáveis Fe-Mn-Si-Cr-Ni que apresentam essa propriedade são candidatas em potencial para essa aplicação e têm atraído a atenção de pesquisadores por ser uma alternativa econômica e de fácil produção quando comparadas as ligas com memória de forma à base de cobre ou níquel-titânio. No entanto, essas ligas inoxidáveis ainda apresentam valores discretos de recuperação de forma e resistência à corrosão limitada. Além disso, os processos de fabricação de ligas dessa natureza relatados na literatura envolvem a produção em fornos de indução a vácuo, o que agrega alto custo ao produto final e implica em poucas aplicações de engenharia. Nesse tocante, o presente trabalho visou contribuir para o estudo de ligas Fe-Mn-Si-Cr-Ni com memória de forma elaborando e caracterizando uma liga obtida por meio de fusão em forno de indução sem atmosfera controlada, avaliando-se as diferentes condições de processamento do material em termos de microestrutura, propriedades mecânicas, grau de recuperação de forma e resistência à corrosão. A fusão da liga gerou um lingote com alto nível de inclusões e certa quantidade de porosidades interdendríticas, além da formação de fases secundárias na microestrutura. O tratamento de homogeneização eliminou algumas das fases secundárias, mas o resfriamento ao ar gerou a precipitação em contornos de grão. Na condição trabalhada a quente, a liga apresentou os melhores resultados em termos de recuperação de forma e resistência à corrosão.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3977.pdf: 12520615 bytes, checksum: 497a1cab19fc5cc6bb11416d048f7316 (MD5) Previous issue date: 2011-03-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work, the corrosion behavior of three Fe-Mn-Si-Cr-Ni (Co) shape memory stainless steels (SMSS) in aggressive environments was characterized. The electrochemical corrosion behavior in 0.5 M H2SO4 solution was obtained by potentiodynamic polarization, linear polarization, potential decay curves, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and Mott-Schottky analyses. Localized corrosion resistance was evaluated by potentiodynamic polarization measurements in 3.5% NaCl solution. The corrosion performance in highly oxidizing environments was evaluated based on immersion tests in boiling HNO3 solution. The passive film composition was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The test results were compared with that of a type 304 (SS 304) austenitic stainless steel. The three SMSSs exhibited a passive behavior in 0.5 M H2SO4 solution; however, their anodic behavior in the active dissolution region was markedly different. The passive current densities of the SMSSs were similar to that of SS 304, although the critical anodic current required for passivation was higher. The corrosion rate of the SMSSs in 0.5 M H2SO4 solution was much higher than that of SS 304. It was observed that the amount of Cr and Mn plays an important role in the corrosion behavior of SMSS. The XPS analyses indicated substantial Si content (in the chemical form of a silicate) in the anodic passive films formed on SMSS. Mott-Schottky analyses suggested that the Si acts as a dopant in the films, making them less defective and thicker than the films formed on SS 304. Due to their high manganese content, SMSSs are highly prone to pitting corrosion in chloride environments. SMSSs exhibit better corrosion resistance than SS 304 in highly oxidizing environments. / Neste trabalho, a resistência à corrosão de três ligas inoxidáveis Fe-Mn-Si-Cr-Ni-(Co) com efeito de memória de forma (EMF) foi caracterizada em ambientes corrosivos. O comportamento eletroquímico em solução de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,5 M foi obtido por polarização potenciodinâmica, polarização linear, curvas de decaimento de potencial, impedância eletroquímica e gráficos de Mott-Schottky. A resistência à corrosão localizada foi avaliada por testes potenciodinâmicos em solução de cloreto de sódio (NaCl) 3,5%. A resistência à corrosão em ambiente fortemente oxidante foi avaliada por ensaios de imersão em solução de ácido nítrico (HNO3) em ebulição. A composição do filme passivo foi analisada por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). Os resultados foram comparados com o de um aço inoxidável AISI 304. As três ligas com EMF apresentaram passividade em solução de H2SO4 0,5 M, no entanto, o comportamento anódico das ligas na região de dissolução ativa foi notavelmente diferente. Os valores de densidade de corrente passiva das ligas foram próximos ao do aço inoxidável AISI 304, no entanto a densidade de corrente crítica necessária para o início da passivação foi maior. A taxa de corrosão da ligas com EMF foi muito maior do que a do aço inoxidável AISI 304 em solução de H2SO4 0,5 M. Os teores de Cr e Mn têm grande influência na resistência à corrosão dessas ligas. As análises por XPS revelaram um filme passivo rico em Si4+ (na forma química de silicato). Os gráficos de Mott-Schottky sugerem que a alta proteção dos filmes passivos formados anodicamente em solução de H2SO4 0,5M está associada à incorporação de Si4+. O Si4+ age como um dopante nos filmes, tornando-os menos defeituosos e mais espessos do que os filmes formados no aço inoxidável AISI 304. Devido ao elevado teor de Mn (8-14 % em peso), as ligas inoxidáveis com EMF são muito propensas à corrosão por pites em ambientes com cloretos. As ligas inoxidáveis com EMF exibem melhor resistência à corrosão do que o aço inoxidável AISI 304 em ambientes fortemente oxidantes.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1749141 bytes, checksum: 1c9c3eb30ef41e016293911f596e4898 (MD5) Previous issue date: 2012-03-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The alloys Cu 78,3% - Al 9,8% - Mn 11,9 and 77.5% Cu - Al 9.8% - Mn 11,9% -% Nb 0.5 - 0.3% Ni (wt%) were prepared without the use of protective atmosphere. The first alloy was characterized using optical microscopy, scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry and X-ray diffraction and its mechanical property was determinated by the tensile test, quantification of the shape memory effect and superelasticity. In the case of alloy with Nb and Ni, this was characterized by optical microscopy, differential scanning calorimetry and had their mechanical properties determined by tensile testing. / As ligas Cu 78,3% - Al 9,8% - Mn 11,9 e Cu 77,5% - Al 9,8% - Mn 11, 9% - Nb 0,5% - Ni 0,3% (% em peso) foram elaboradas sem utilização de atmosfera de proteção. A primeira liga foi caracterizada através de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, Calorimetria Diferencial de Varredura e difração de raios-X e suas propriedades mecânicas foram determinadas através de ensaio de tração, quantificação de efeito de memória de forma e superelasticidade. No caso da liga com Nb e Ni, esta foi caracterizada por microscopia ótica, Calorimetria Diferencial de Varredura e teve suas propriedades mecânicas determinadas através de ensaio de tração.

Orientador: Paulo Roberto Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T15:15:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bueno_JulianaCristina_M.pdf: 6612143 bytes, checksum: ff1f20ccef9c00e4455c0b43362c43ce (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho foi estudada uma liga inoxidável Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Co com efeito de memória de forma (EMF) e os objetivos principais foram otimizar a técnica de coloração por ataque químico (color etching) para identificação e análise das fases presentes na microestrutura, o que permitiu a determinação da dureza da martensita-? e da austenita-? através da técnica de nanoindentação. O desenvolvimento deste processo também permitiu a quantificação das fases e e g por microscopia óptica. A técnica de coloração por ataque químico consiste na utilização de reagentes específicos que resultam em uma microestrutura composta por várias colorações, o que permite identificar fases por microscopia óptica. Os resultados de dureza obtidos por nanoindentação foram de 7,0 GPa para a martensita-? e de 3,0 GPa para a austenita-?. Já para a fração volumétrica da martensita-?, os resultados obtidos por microscopia óptica variaram de 33 a 40 % para amostras no estado deformado. Para amostras de tamanho de grão 123 ?m e 3º ciclo de treinamento, os resultados foram coerentes com os obtidos por difração de raios X de trabalhos anteriores para a mesma liga / Abstract: In this work a Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Co stainless alloy with shape memory effect (SME) was studied and the main objectives were to optimize the technique of coloration by chemical attack (color etching) for identification and analysis of the phases in the microstructure, allowing the determination of the ?-martensite and the -austenite hardness by nanoindentation technique. The development of this process also allowed the quantification of the ?- and ?- phases by optical microscopy. The technique of coloration by chemical attack consists in the use of specific reagents to identify phases by color using optic microscopy. The hardness obtained was 7.0 GPa for ?-martensite and 3.0 GPa for ?-austenite. The volume fraction of the ?-martensite, measured with optical microscopy varied from 33 to 40 % for samples in the deformed state. For samples with grain size of 123 ?m and after the 3º training cycle, the results were coherent with the obtained by X ray diffraction of previous works for the same alloy / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Caroline Periotto (carol@ufscar.br) on 2016-10-10T12:55:43Z No. of bitstreams: 1 DissJMS.pdf: 4383574 bytes, checksum: 04172fa81fb0f3d2e00439bbeaf3cbd4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:49:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJMS.pdf: 4383574 bytes, checksum: 04172fa81fb0f3d2e00439bbeaf3cbd4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:49:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJMS.pdf: 4383574 bytes, checksum: 04172fa81fb0f3d2e00439bbeaf3cbd4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T19:49:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJMS.pdf: 4383574 bytes, checksum: 04172fa81fb0f3d2e00439bbeaf3cbd4 (MD5) Previous issue date: 2015-12-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The aim of the present work was the study of the viability of a manufacturing route of parts with the Cu-based Shape Memory Alloy (SMA) Cu- 11,3Al-3,2Ni-3Mn-0,5Zr through gas atomization followed by Selective Laser Melting (SLM) consolidation. The alloy was prepared from high purity elements in an induction furnace with a concentrate argon flow shield above the molten metal. The atomization was carried out using an induction furnace for melting and argon as atomizer gas. The atomized powder was sieved in 32-106 μm range particles sizes and consolidated by SLM 250 HL device settled at the Leibniz Institute for Solid State and Materials Research, Dresden, Germany. In the consolidation step the best combination of power (P in Watts) and velocity (V in mm/s) were selected through the visual aspect criteria. In the following step the hatching track percentage (S) guided by relative density criteria was included. The atomized powder and the consolidated samples were characterized by optical and electron microscopy, X-ray diffraction and differential scanning calorimetry. The composition and the powder morphology were suitable for the SLM processing. The parameters optimization point out that the best combinations were P310v740S40 and P310v740S50, their relative density were around 97 %. The β’ “zig-zag” martensite phase, the SMA effect cause, was prevailing in the consolidated samples microstructure, still, the microstructure although was not-uniform it was relatively grain refined, pointing out the effect of Zr addition. The consolidated samples transformation temperatures were As=172-174C, Af=194-197C, Ms=156-160C, Mf=132- 138C. The results point to a strong indicative of the viability of a manufacturing route of parts with Cu-based SMA through gas atomization followed by SLM consolidation. / O objetivo da dissertação foi o estudo da viabilidade de uma rota de fabricação de peças com liga Cu-11,3Al-3,2Ni-3Mn-0,5Zr a base de cobre com Efeito de Memória de Forma (EMF) por atomização a gás da liga, seguida pela consolidação por Fusão Seletiva por Laser (FSL). A liga foi elaborada a partir de elementos de alta pureza em forno de indução com proteção de fluxo de argônio concentrado acima do banho. As atomizações foram realizadas com fusão por indução e utilizando argônio como gás de atomização. Os pós, separados na faixa granulométrica 32-106 μm foram consolidados por FSL utilizando o equipamento SLM 250 HL do Leibniz Institute for Solid State and Materials Research, Dresden, Alemanha. Para consolidação foram selecionadas as melhores combinações de potência (P em W) e velocidade (V em mm/s) do feixe de laser pelo critério de aspecto visual das trilhas simples. Na etapa seguinte foi considerada a porcentagem de sobreposição de pistas (S) avaliada pelo critério de densidade relativa. O pó atomizado e os corpos consolidados por FSL foram caracterizados por microscopia ótica e eletrônica de varredura, difração de raios-X e por calorimetria diferencial de varredura. A composição e a morfologia do pó atomizado foram adequadas para o processo de FSL. A otimização dos parâmetros de processamento indicaram que as melhores combinações foram de P310v740S40 e P310v740S50, com densidade relativa alcançada em torno de 97%. A fase martensítica β’ “zigzag”, responsável pelo EMF, foi predominante nos corpos consolidados por FSL sendo que a microestrutura, embora não uniforme, foi relativamente refinada, indicando o efeito da adição de Zr na composição da liga. As temperaturas de transformação dos corpos consolidados foram de As=172- 174C, Af=194-197C, Ms=156-160C, Mf=132-138C. Os resultados indicam a viabilidade da rota de fabricação de peças em ligas a base de cobre com EMF por atomização a gás da liga, seguida pela consolidação por FSL.