Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Orientador: Jose Luis Lage, Luiz Fernando Milanez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-11-08T18:36:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Junqueira_SilvioLuizdeMello_D.pdf: 23366873 bytes, checksum: 40ff350275cdc60184b7883f90658798 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O presente trabalho trata do estudo teórico e experimental dos efeitos térmicos causados pela aplicação da radiação laser sobre meios porosos e objetiva a determinação do coeficiente de atenuação de um meio poroso imerso em fluido. O modelamento matemático proposto utiliza a técnica dos volumes finitos, para resolver numericamente a equação do transporte do calor em coordenadas.cilíndricas. Um sistema de aquisição de dados baseado no conceito de instrumentos virtuais é elaborado para analisar o processo de aquecimento pela radiação de um laser de Argônio sobre uma matriz porosa de Alumínio 6101 imersa em quatro fluidos diferentes: ar, água, óleo polialfaolefina e Mercúrio. Uma metodologia inversa, estabelecida pela comparação de resultados numéricos e experimentais, é empregada para obter o coeficiente de atenuação da espuma metálica saturada. A análise inclui o emprego de duas metodologias de cálculo da condutividade térmica equivalente. Uma correlação entre os coeficientes de atenuação e um número de Prandtl equivalente do meio poroso é estabelecida / Abstract: In the present work, an investigation of thermal effects due to laser application is accomplished in order to determine the attenuation coeflicient of a porous matrix immersed in fluido The study included both theoretical and experimental analisys. In the theoretical analisys a numerical mo deI based on control volume method is developed to simulate the lasing process by solving the energy equation in cilindrical coordinates. A data acquisition system based on virtual instruments concept is elaborated to analyse the heating process result,ing from Argon Laser radiation over an Aluminum foam porous medium immersed in four different fluids, namely air, water, polyalphaolefin oil and Mercury. An inverse methodology, estabilished by comparison of numerical and experimental results, is used to obtain the attenuation coeflicient of the saturated metal foam. Calculations also included the use of two models for the effective thermal conductivity. Results indicated the existence of a linear correlation between laser attenuation and a defined equivalent Prandtl number / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Tese de Doutoramento. Engenharia Mecânica e Gestão Industrial. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2005

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

Orientador: Edison Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-11-08T18:40:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_MarcusViniciusDias_M.pdf: 1899029 bytes, checksum: a124049ac7e7bacbc1d24c49e29f1b1b (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho objetivou o estudo das nanopartículas de prata sintetizadas por redução química para sua aplicação em têxteis explorando o poder bactericida da prata metálica. Após uma introdução sobre nanotecnologia, estabilização de colóides de nanopartículas e as propriedades da prata como agente bactericida, foram discutidos os métodos de síntese pela redução com Citrato de sódio (Turkevitch et col., 1951) e com Borohidreto de sódio (Lee and Meisel, 1982) buscando uma padronização e reprodutibilidade dos métodos já que a literatura é contraditória quanto às condições de síntese. Foram obtidas na prática soluções coloidais de nanopartículas de prata com variações de 12 nm a 50 nm em média, caracterizadas por análise visual de coloração e espectroscopia UV-Visível, com variados testes de estabilização a curto e longo prazo, determinando os melhores meios poliméricos de estabilidade. Da mesma forma, foram padronizados os métodos de síntese como tempo de reação, concentração de reagentes, temperatura, tempo de agitação e pH garantindo a reprodutibilidade das sínteses. As soluções coloidais sintetizadas permaneceram estáveis, o que torna possível sua fabricação em grande escala para aplicações em substratos têxteis como ataduras bactericidas e também como base para aplicação protetora em diversos materiais bacteriostáticos como tecidos, espumas e produtos de aplicação tópica / Abstract: This work aimed the study of silver nanoparticles synthesized by chemical reduction to their application in textiles, exploiting the bactericidal power of metallic silver. After an introduction to nanotechnology, colloidal stabilization of nanoparticles and the properties of silver as a bactericidal agent, it was discussed the methods of synthesis by reduction with sodium citrate (Turkevitch et al., 1951) and sodium borohydride (Lee and Meisel, 1982) seeking a standardization and reproducibility of the methods since the literature is contradictory regarding the conditions of synthesis. Colloidal solutions of silver nanoparticles with variations of 12 nm to 50 nm on average were obtained from the practice, characterized by visual analysis of color and UV-visible spectroscopy, with various tests of stabilization in the short and long term, determining the best means of polymeric stability. Likewise, the methods of synthesis were standardized such as reaction time, reagent concentration, temperature, agitation time and pH ensuring the reproducibility of the syntheses. The colloidal solutions synthesized remained stable, which allows their large-scale manufacturing for applications in textile substrates such as antibacterial bandages as well as the basis for implementing protective in various bacteriostatic materials such as fabrics, foams and topical products / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-11-08T18:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RenatoRafaelda_M.pdf: 15646556 bytes, checksum: 19ff8cd2fd9081ac7985bc44c94795f5 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar o processo de produção de esponjas metalicas por tixoconformacao em pré-formas removiveis e caracterizacao mecanico-metalurgica do produto, visando a compreensão da influencia de parametros de processo nas suas caracteristicas estruturais e propriedades. A liga empregada, AA2011, foi infiltrada sobre pre-formas de particulas de NaCl de granulometrias distintas, sinterizadas ou soltas. As esponjas metalicas produzidas foram caracterizadas quanto a sua arquitetura, propriedades fisicas (densidade real e relativa, condutividade e difusividade termicas) e mecanicas (tensão de compressão, modulo de Young, tensão no plato, deformação e energia de impacto absorvida); foi analisada a influencia do tipo de pre-forma utilizada para produção das esponjas, nestas caracteristicas e propriedades. Os resultados mostraram boa reprodutibilidade do processo, principalmente quando da utilização de pre-formas de partículas medias e grosseiras nao sinterizadas. A densidade da esponja e a espessura da parede celular apresentam tendencia a aumentar com o aumento das dimensões das celulas produzidas em preformas de particulas mais grosseiras. Todas as amostras produzidas apresentaram condutividade termica da ordem de 10x inferior e difusividade termica da ordem de 4x superior as do metal maciço. O comportamento das esponjas em compressão estatica ou dinamica se mostrou tipico de materiais celulares, com reduzidos valores de modulo de Young e de tensão de compressão, grande plato de deformação plástica sem acréscimo de tensão, e elevados valores de deformação total e energia absorvida no impacto / Abstract: The aim of this work was the analysis of the thixoforming process to produce metallic sponges and the mechanical and metallurgical characterization of the product, searching for better understanding the influence of processing parameters in the material structural characteristics and properties. The aluminium alloy AA2011 was infiltrated in the semi-solid state into performs of NaCl particles with different sizes and in sintered and non sintered conditions. Cellular products were characterized concerning internal architecture, physical properties (actual and relative densities, thermal conductivity and diffusivity) and mechanical properties (Young's modulus, compressive strength, plateau stress and absorbed impact energy); it was analyzed the influence of processing parameters on the properties and characteristics of the produced sponges. Results showed good reproducibility of the process, mainly when medium and coarse non sintered space holder particles were employed. Density of the product as well as cell wall thickness increases as space holder particles sizes increase. All the sponges produced showed low thermal conductivity (~10x inferior compared to the bulk material) and high thermal diffusivity (~3x superior compared to the bulk alloy). Results of static and dynamic compression tests showed typical cellular material behaviour in all cases, presenting low values for Young's modulus and compressive strength, a well defined plateau of plastic deformation, high plastic deformation and high capacity of energy absorption in impact events / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-11-08T18:35:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_DanielTadeudeCarvalho_M.pdf: 21302819 bytes, checksum: 8a7a0a9d878be3b8ccb6833173c35aef (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo desenvolver um método alternativo para a fabricação de espumas metálicas pela reciclagem de cavacos de Al e a caracterização mecânico-metalúrgica do produto obtido. O processo investigado envolve a espumagem de compactados de misturas de cavacos e pó de agente espumante, com a espumagem ocorrendo na liga em estado semi-sólido tixotrópico. Foram fabricados precursores espumáveis pela mistura de cavacos da liga de Al AA356, com duas distintas granulometrias, a 1,5wt% do agente espumante TiH2 e posterior compressão também em duas distintas condições: compressão simples a frio e compressão dupla, a frio e a quente. Os elementos precursores foram aquecidos, sofrendo espumagem em estado semi-sólido, pela dissociação do agente espumante formando gás H2 no interior do metal. As espumas metálicas produzidas foram analisadas quanto à sua qualidade interna, arquitetura celular (dimensões, geometria de poros, espessura de paredes metálicas), propriedades físicas (densidade, teor de porosidade, condutividade e difusividade térmicas) e mecânicas em compressão semi-estática. O comportamento mecânico em compressão e o comportamento térmico das espumas produzidas foram também estimados teoricamente utilizando modelos da literatura. Os resultados obtidos mostraram que o processo proposto é eficaz para a produção de espumas de boa qualidade. Os melhores resultados são obtidos com o emprego de compactação dupla e espumagem direcional do precursor. Não foi possível observar influência das dimensões dos cavacos utilizados, na faixa de tamanhos empregada, nas características e propriedades das espumas produzidas. O comportamento das espumas metálicas sob compressão semi-estática demonstrou a formação de um platô de deformação plástica ascendente, o que indica uma grande capacidade de absorção de energia mecânica; todas as amostras apresentaram condutividade térmica bastante inferior e difusividade superior à do metal maciço, representando boas propriedades isolantes térmicas. Os valores de propriedades mecânicas estimadas teoricamente diferem dos obtidos experimentalmente, indicando necessidade de cuidado no emprego destes modelos / Abstract: This work aims to develop an alternative method for manufacturing metal foams by Al alloy machined chips recycling and mechanical and metallurgical characterization of the product. The process investigated involves foaming a compressed mixture of Al chips and foaming agent powder, with foaming occurring with the alloy in semi-solid thixotropic state. Foamable precursors were manufactured by mixing Al alloy A356 machined chips in two different particle sizes, to 1.5 wt% of the foaming agent TiH2 and its posterior compression also in two distinct conditions: simple cold compression and double compression, cold and hot. The precursors were heated, being foamed in semisolid state, by dissociation of the foaming agent generationg H2 into the bath. The internal quality, cellular architecture (pore size and geometry, cell wall thickness), physical properties (density, porosity level, thermal conductivity and thermal diffusivity) and mechanical behaviour under semi-static compression were analyzed for the metal foams produced. The mechanical behavior under compression and thermal behavior of the foams produced were also calculated using theorical models from literature. The results showed that the procedure proposed is effective for the production of foams of good quality. The best results are obtained foaming directionaly precursors manufactured by double compression. It was not possible to observe the influence of the dimensions of the machined chips, considering the size range adopted, on the characteristics and properties of the foams produced. The mechanical behavior of metallic foams under semi-static compression showed the formation of a ascendent plateau of plastic deformation, which indicates a great capacity of absorbing mechanical energy; all samples showed significantly lower thermal conductivity and diffusivity compared to the solid metal, what represents good thermal insulation properties. The theorical estimative of the sample's mechanical properties differ from those obtained experimentally, indicating that the matematical models proposed has to be used carefully / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-11-08T18:37:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Delbin_Daniel_M.pdf: 8551361 bytes, checksum: 770e9d00eeb959cc6e40cf3f314faa4e (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho é estudada a viabilidade de produção de esponjas metálicas pela conformação de pasta tixotrópica da liga A2011, sobre camada de agente bloqueador (NaCl) posteriormente removido para formação da porosidade. Investiga-se a influência da temperatura de tratamento térmico, para obtenção da pasta semi-sólida, e da granulometria do agente bloqueador, na estrutura formada do material celular (aspecto geral, caracterização qualitativa e quantitativa dos poros, microestrutura da parede celular e densidade) e nas características de processo (forças de tixoforjamento e capacidade de penetração da pasta). São produzidos cilindros de material poroso metálico tipo sanduíche, compostos de camada porosa entre camadas maciças da liga, com três diferentes classes de porosidade: fina, média e grosseira. As esponjas foram submetidas à tomografia computadorizada e à análise metalográfica para sua caracterização estrutural. Os resultados obtidos mostram a viabilidade de obtenção de esponjas metálicas utilizando a tecnologia de semi-sólidos e o tipo de bloqueador utilizado. O sucesso do processo depende da fração líquida presente na pasta metálica tixotrópica, reduzida fração líquida pode resultar em incompleta infiltração e compressão das partículas do agente bloqueador. Nas condições analisadas a granulometria do agente bloqueador não teve influência sensível na qualidade do produto. A densidade do material poroso aumenta com o aumento da temperatura de processo, devido ao aumento da espessura de paredes metálicas na estrutura porosa / Abstract: The work analyses the possibility of the production of cellular material by pressing the A2011 alloy in the thixotropic semi-solid state, into a space holder pre-form. Space holder particles used are NaCl, which are removed from the product after the forming operation, resulting the porous material. It is investigated the influence of the thixoforming temperature and the size of space holder particles, in the structure of the obtained porous material (general aspect, quantitative and qualitative characterization of porosity, microstructure of cell walls and density of the product), as well as in the processing characteristics (required forces for infiltration, penetration ability of the slurry in the salt pre-form). Cylindrical samples, sandwich type, with a porous layer inserted between layers of compact alloy are produced, presenting three different ranges of porosity. The cellular material obtained contains opened porosity, being characterized as sponge. Products were analyzed by tomography and metallographic techniques. Results show that the proposed process is able to produce acceptable porous material, with a simple and low cost technique. The quality of the product depends rather on the processing temperature than on the size of space holder particles. Low liquid fraction in the thixotropic slurry can lead to incomplete infiltration and deformation of the pre-form. In the analyzed conditions, influence of the size of space holder particles could be observed neither in the processing ability nor in the quality of the product. Density of produced porous material increases as processing temperature increases, due to the increase of thickness of cell walls / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

[EN] This PhD Thesis is aimed at widening and improving the existing knowledge on the relationships between structure and uni-axial compression mechanical properties of aluminium foams obtained by the melting route. Aluminium foams, like other cellular materials, show high specific stiffness and mechanical strength, and are able to absorb energy under compression loads by plastic collapse. They are fire resistant and more isotropic than honeycomb structures. These characteristics justify recent industrial and scientific interest on manufacture and applications of metal foams in crash protection systems for vehicles or in lightweight modular structures. Despite their potential advantages, existing foams still show limitations compared to other cellular materials due to high manufacturing costs, the difficulty to obtain higher and more reproducible mechanical properties and the limited knowledge on the stabilization mechanisms and on the control of the structure. Experimental work has been carried out on aluminium foams obtained by the melting route, stabilized with calcium and foamed by addition of TiH2. In contrast with other studies, the extent of the structural characterization has spread from microstructure to the global macro-structure of the foam, providing a more complete picture of the phenomena that control the structure and properties. Cellular structure has been analysed by original image analysis techniques, determining the main parameters of the foam: thicknesses, material distribution, cell sizes and preferential orientations. Macrostructural analysis allowed determining the existence of a systematic and reproducible density gradient in the vertical direction, associated with the increase of cell edge thickness due to gravitational drainage. The foam Al-Ca-Ti alloy has been analysed and characterized, identifying the intermetallics that play the role of stabilizing agents during foaming. As original contribution, tensile mechanical testing of the solid material has been performed. Mechanical strength and energy absorption have been evaluated by compression testing at room and high temperature. Structural anisotropy and density gradients allowed quantifying and justifying deviations in mechanical properties for samples with similar density, allocated in previous studies to random effects. Density gradients in foam panels influence as well the slope of the stress-strain curve in the plastic zone and as a consequence, the efficiency in energy absorption, generating a predictable and measurable scale effect. Strength values measured experimentally have been checked against Gibson and Ashby classic dimensional models, concluding that these cannot predict correctly the mechanical behavior of closed cell aluminium foams. As an alternative, optimized models incorporating the effect of material ratio in cell edges as a function of relative density have been proposed, allowing the correct prediction of strength and the potential effects of the foam relative density. As an original contribution for the analysis of the energy absorption properties, the use of "diagrams of energy absorption per unit of stress" is suggested, allowing the determination of the optimum design strength and strain values for impact protection in a quicker and easier way than previously existing procedures. Finally, FEM simulation has been carried out for the analysis of the effects of wall thickness dispersion and structural anisotropy on collapse stresses. / [ES] Esta tesis tiene como principal objetivo mejorar y ampliar el conocimiento existente sobre las relaciones entre la estructura de las espumas de aluminio de poro cerrado obtenidas por fusión y las propiedades mecánicas bajo cargas de compresión uniaxial. Las espumas de aluminio, como otros materiales celulares, presentan elevadas propiedades específicas de rigidez y resistencia mecánica, así como una elevada absorción de energía bajo cargas de compresión. Presentan mayor resistencia al fuego que las espumas poliméricas y un comportamiento más isótropo que las estructuras de tipo panal. Estas características justifican el reciente interés industrial y científico sobre tecnologías de obtención y sobre aplicaciones en sistemas de protección contra impacto en vehículos o en construcciones modulares ligeras. A pesar de sus ventajas potenciales, las espumas disponibles presentan todavía limitaciones frente a otros materiales celulares debido al alto coste de obtención, a la dificultad de obtener propiedades mecánicas más elevadas y reproducibles, y a las limitaciones del conocimiento existente sobre los mecanismos de estabilización y sobre el control de la estructura. El trabajo experimental se ha llevado a cabo sobre espumas de aluminio obtenidas por fusión, estabilizadas mediante adición de calcio y espumadas internamente mediante TiH2. Frente a otros trabajos, en esta Tesis el alcance de la caracterización estructural se ha extendido desde la microestructura a la macro-estructura global de la espuma, aportando una visión más completa de los fenómenos que controlan la estructura y las propiedades. La estructura celular ha sido analizada mediante técnicas originales de análisis de imagen, determinando los parámetros significativos: espesores, distribución del material, tamaños de celda y orientaciones preferentes. El análisis macroestructural ha permitido determinar la existencia de un gradiente sistemático y reproducible de densidad en sentido vertical, asociado al incremento de los espesores de bordes que genera el drenaje gravitacional. Se ha analizado y caracterizado la aleación Al-Ca-Ti que forma la espuma, identificando los intermetálicos que actúan como estabilizadores, y con carácter original, se han llevado a cabo ensayos de tracción del material sólido. La resistencia y la absorción de energía se han evaluado mediante ensayos de compresión a temperatura ambiente y a alta temperatura. La anisotropía estructural y los gradientes de densidad han permitido cuantificar y justificar las desviaciones en los valores de resistencia observados para muestras de similar densidad, que en otros trabajos se atribuyen a efectos aleatorios. La existencia de gradientes de densidad en los paneles afecta además a la pendiente de la curva tensión-deformación en la zona plástica y a la eficiencia en la absorción de energía, generando un efecto de escala que resulta predecible y cuantificable. Los valores de resistencia medidos experimentalmente se han contrastado frente a los modelos dimensionales clásicos propuestos por Gibson y Ashby, concluyendo que dichos modelos no predicen correctamente el comportamiento de las espumas de aluminio de poro cerrado. Como alternativa se proponen modelos optimizados que incorporan los efectos de la fracción de material en bordes sobre la densidad, y que permiten predecir correctamente tanto los niveles de resistencia como los efectos potenciales de la densidad relativa. Con carácter original, para el análisis de las propiedades de absorción de energía se propone el uso de "diagramas de absorción de energía específica por unidad de tensión", que permiten determinar el punto óptimo de utilización de las espumas de modo más rápido y eficiente que otros procedimientos ya disponibles. Finalmente, se ha llevado a cabo mediante simulación MEF un análisis de los efectos que la dispersión de espesores de paredes y la anisotropía t / [CAT] Aquesta tesi té com a principal objectiu millorar i ampliar el coneixement existent sobre les relacions entre l'estructura de les escumes d'alumini de porus tancat obtingudes per fusió i les propietats mecàniques sota càrregues de compressió uniaxial. Les escumes d'alumini, com altres materials cel·lulars, presenten elevades propietats específiques de rigidesa i resistència mecànica, així com una elevada absorció d'energia sota càrregues de compressió. Presenten major resistència al foc que les escumes polimèriques i un comportament més isòtrop que les estructures de niu d'abella. Aquestes característiques justifiquen el recent interès industrial i científic sobre tecnologies d'obtenció i sobre aplicacions en sistemes de protecció contra impacte en vehicles o en construccions modulars lleugeres. Malgrat els seus avantatges potencials, les escumes disponibles presenten encara limitacions enfront d'altres materials cel·lulars a causa de l'alt cost d'obtenció, a la dificultat d'obtenir propietats mecàniques més elevades i reproduïbles, i a les limitacions del coneixement existent sobre els mecanismes d'estabilització i sobre el control de l'estructura. El treball experimental s'ha dut a terme sobre escumes d'alumini obtingudes per fusió, estabilitzades mitjançant addició de calci i escumejades internament mitjançant TiH2. Enfront d'altres treballs, en aquesta Tesi l'abast de la caracterització estructural s'ha estès des de la microestructura a la macro-estructura global de l'escuma, aportant una visió més completa dels fenòmens que controlen l'estructura i les propietats. L'estructura cel·lular ha sigut analitzada mitjançant tècniques originals d'anàlisis d'imatge, determinant els paràmetres significatius: espessors, distribució del material, grandàries de cel·la i orientacions preferents. L'anàlisi macro-estructural ha permès determinar l'existència d'un gradient sistemàtic i reproduïble de densitat en sentit vertical, associat a l'increment dels espessors de vores que genera el drenatge gravitacional. S'ha analitzat i caracteritzat l'aliatge Al-Ca-Ti que forma l'escuma, identificant els intermetàl·lics que actuen com a estabilitzadors, i amb caràcter original, s'han dut a terme assajos de tracció del material sòlid. La resistència i l'absorció d'energia s'han avaluat mitjançant assajos de compressió a temperatura ambient i a alta temperatura. L'anisotropia estructural i els gradients de densitat han permès quantificar i justificar les desviacions en els valors de resistència observats per a mostres de similar densitat, que en altres treballs s'atribueixen a efectes aleatoris. L'existència de gradients de densitat en els panells afecta a més al pendent de la corba tensió-deformació en la zona plàstica i a l'eficiència en l'absorció d'energia, generant un efecte d'escala que resulta predictible i quantificable. Els valors de resistència mesurats experimentalment s'han contrastat enfront dels models dimensionals clàssics proposats per Gibson i Ashby, concloent que aquests models no prediuen correctament el comportament de les escumes d'alumini de porus tancat. Com a alternativa es proposen models optimitzats que incorporen els efectes de la fracció de material en vores sobre la densitat, i que permeten predir correctament tant els nivells de resistència com els efectes potencials de la densitat relativa. Amb caràcter original, per a l'anàlisi de les propietats d'absorció d'energia es proposa l'ús de "diagrames d'absorció d'energia específica per unitat de tensió", que permeten determinar el punt òptim d'utilització de les escumes de manera més ràpida i eficient que altres procediments ja disponibles. Finalment, s'han dut a terme mitjançant simulació MEF anàlisis dels efectes que la dispersió d'espessors de parets i l'anisotropia tenen sobre les tensions de col·lapse. / Cárcel González, B. (2016). Efectos de la estructura celular sobre el comportamiento mecánico de espumas de aluminio de poro cerrado obtenidas por fusión. Aplicación en absorbedores de energía [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61298 / TESIS