Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:28:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 237951.pdf: 4449107 bytes, checksum: cd5915d3c55cfdf7be35ef94a8022e25 (MD5) / Uma liga nanoestruturada Ga40Se60, foi produzida pela técnica Mechanical Alloying a partir de uma mistura de pós elementares Ga e Se. Depois de 5 horas de moagem foi observado a fase Ga40Se60 nanoestruturada já formada juntamente com uma fase amorfa minoritária. As propriedades estruturais, térmicas e ópticas da fase nanoestruturada Ga40Se60 foram investigadas por varias técnicas. A fase amorfa foi cristalizada para a possível fase Ga40Se60 após tratamento térmico em 723 K. Um novo padrão de difração foi medido para amostra tratada e sua interpretação foi feita pelo refinamento por método Rietveld. O processo de tratamento térmico promoveu melhora na determinação da difusividade térmica e também no valor do gap óptico. Os valores obtidos para a amostra tratada estão em acordo com aquelas reportadas na literatura. As ligas amorfas CoXNb1-X (X = 0,41 e 0,62) foram produzidas por Mechanical Alloying. A obtenção desses materiais amorfos ratificou cálculos baseados no modelo termodinâmico desenvolvido no Laboratório de Síntese e Caracterização de Materiais - LSCM da UFSC. Suas estruturas atômicas foram determinadas usando o método de Monte Carlo Reverso cujo dado de entrada para o método foi apenas um fator de estrutura total S(K), derivado de dados de difração de raios x medidos no Laboratório Nacional de Luz Sincrotron - LNLS. Os resultados alcançados mostraram que as ligas possuem estruturas atômicas com características semelhantes aquelas previstas pelo modelo aditivo de empilhamento aleatório de esferas rígidas (AHS) para misturas de Co e Nb, de mesma composição das ligas. As estruturas atômicas das ligas amorfas foram também foram comparadas com as estruturas cristalinas dos compostos CoNb, Co2Nb e Co3Nb. Para a liga amorfa Co41Nb59 observou-se que a estrutura amorfa possui alguma similaridade com a estrutura cristalina do composto CoNb. Foi também investigada a densificação da estrutura amorfa nas ligas amorfas CoXNb1-X (X = 0,25, 0,41 e 0,62) que foram produzidas por Mechanical alloying em função da concentração de cobalto. Foi observado que existe uma densificação máxima em torno da composição contento 41 at. % Co. Para valores superiores, a densidade diminui mais rapidamente do que para as ligas com concentrações de cobalto inferiores a 41 at. % Co. A nanostructured Ga40Se60 alloy was produced by Mechanical Alloying technique starting from blended Ga and Se powders. After 5 h of milling, the Ga40Se60 phase together with a minority amorphous phase was already observed. The structural, thermal and optics properties of Ga40Se60 phase were investigated by several techniques. The crystallization of the amorphous phase in a possible nanostructured Ga40Se60 alloy was reached by annealing the as-milled powder at 723 K. A new X-ray diffraction pattern was measured for annealed sample and its interpretation was made by refinement Rietveld method. The thermal diffusivity parameter and the optic gap energy for annealed sample were measured and the obtained values were compared with previous values measured for as-milled sample. The obtained values for the annealed sample are in agreement with those reported in the literature. The amorphous CoXNb1-X (X = 0.41 and 0.62) alloys were produced by Mechanical Alloying technique. Their productions by this technique were predicted through a Thermodynamic Approach developed by researchers from the LSCM. Their atomic structures were determined through Reverse Monte Carlo method using as input data their total structure factors S(K), which were derived from synchrotron x-ray diffraction data measured at the Laboratório Nacional de Luz Sincrotron - LNLS. The results have shown that the amorphous alloys have atomic structures with some characteristics to those predicted by the Additive Hard Spheres model (AHS) for Co and Nb mixtures containing the same nominal compositions of the amorphous alloys. In addition, the amorphous structures were also compared with the crystalline structures of CoNb, Co2Nb and Co3Nb compounds. It was observed that the Co41Nb59 amorphous structure has some similarities with that found for CoNb compound. We have also investigated the packing (densification) of amorphous structures present in the CoXNb1-X (X = 0.25, 0.41 and 0.62) alloys produced by Mechanical Alloying as a function of Co at. % . It was observed a maximum densification for a composition around of 41 at. % Co. For compositions containing Co concentration greater than this value, the density of the alloy seems to decrease rapidly, while for smaller concentration the reduction in the density seems to be more smoothly.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-22T18:39:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225982.pdf: 5563451 bytes, checksum: 0d5ab605cd3b9c0dede854be418a93c3 (MD5) / A queima de gás é, nos dias de hoje, a segunda principal forma de obtenção de eletricidade no mundo. E, no Brasil, experimentou um grande crescimento na década de 1990, devido ao interesse despertado tanto na área pública quanto na privada, por conta da disponibilidade deste combustível, e menores dimensões e capacidade poluente com relação aos motores a diesel. A geração de energia elétrica utilizando gás é feita através de turbinas, e um de seus componentes mais difíceis de serem fabricados são os discos de pás do compressor. Assim, este trabalho apresenta uma análise da fabricação de pás de discos inteiriços de compressores de turbinas na liga de titânio TiAl6V4, através do fresamento em 5-eixos simultâneos. É iniciado por uma revisão bibliográfica a respeito do fresamento em 5-eixos simultâneos, processo pouco difundido e estudado no Brasil, seguido por um panorama da problemática referente ao fresamento de ligas de titânio. A parte experimental deste é composta por quatro testes. No primeiro, o desvio por deflexão da ponta de uma ferramenta com haste de aço é comparado com o de uma com haste de metal-duro. No segundo, é verificado se há algum ganho na vida da ferramenta com o uso de uma ferramenta com haste de metal-duro ao invés de uma de aço. Depois, são feitos testes de vida com fins comparativos variando-se o tipo de interpolação entre linear e por NURBS. No último ensaio, usinou-se uma peça-teste com cinco pás de BLISK buscando-se encontrar a melhor estratégia para este fim. Quanto ao uso de metal-duro para compor a haste das ferramentas, não foram percebidos ganhos, para as condições experimentadas, típicas de acabamento. O uso de interpolação por NURBS também não trouxe benefícios à vida da ferramenta nestas condições, porém melhoras no acabamento da superfície usinada são atingidas. Por fim, fresar uma pá contornando-a, seguindo suas curvas paramétricas na direção axial do disco, foi considerada a melhor estratégia, de maneira geral. Gas combustion, nowadays, represents the world's second principal way of electricity generation. In Brazil, the use of this energy source wiht this purpose has grown considerably in the last decade, since it has drawn public and private interest, due to its disposal, and smaller dimension and pollution capacity when compared with diesel combustion engines. The conversion of natural gas in electricity is made through gas turbines, and the rotors of its compressors are components that present significant difficulty in its manufacture. This document presents an analysis of the simultaneous five-axes milling of blades of TiAl6V4 integral bladed disks (BLISK). It begins with a bibliographic review of simultaneous 5-axes milling, a production process barely diffused and studied in Brazil, followed by an overview of the complexity faced when milling titanium alloys. The experimental part of this work is composed by four tests. The first one compares the deflection of a steel shaft mill with the deflection of a carbide shaft mill. In the second, it is checked if the use of carbide shaft mills brings some tool life time gain. In the sequence, comparative tool life tests were made changing the interpolation type between linear and NURBS. This part is concluded with the machining of a test-piece, a turbine compressor's BLISK section containing five blades, with which the best milling strategy for this purpose is sought. The results showed that there's no advantage in the appliance of carbide in tool shafts, within the experimental conditions limits, typically used for finishing operations. In terms of tool life, the same can be said for NURBS interpolation, but it is not the case for the surface quality, because better roughness is reached in comparison with linear interpolation. Finally, it was observed that milling a blade following its parametric curves in the BLISK axis direction is the best choice, among the strategies proposed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-23T11:47:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 249025.pdf: 10494309 bytes, checksum: 1e346c7cd040d9fa037f383c5d0931b8 (MD5) / Neste trabalho foram investigadas as propriedades magnetorresistivas de ligas Fe-Ni, com composição próxima da liga Permalloy, eletrodepositadas em substratos semicondutores de silício monocristalino tipo-n. O objetivo do trabalho é estudar sistemas metal ferromagnético/semicondutor com potencial aplicação em dispositivos spintrônicos. As amostras foram eletrodepositadas com corrente constante (modo galvanostático) e caracterizadas com o emprego das técnicas de microscopia de força atômica (AFM), modos contato e de sensoriamento de corrente, microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (SEM-FEG), magnetometria de amostra vibrante (VSM) e medidas de resistência elétrica e magnetorresistência (MR). Foram determinados os parâmetros experimentais para i) a formação de aglomerados da liga na superfície do semicondutor em regimes abaixo e acima do limite elétrico de percolação e ii) para a injeção de portadores sem o controle da barreira Schottky da interface metal/semicondutor. O resultado mais significativo foi obtido para aglomerados separados por distâncias nanométricas, ou seja, abaixo do limite de percolação, nos quais o efeito magnetorresistivo é típico de magnetorresistência gigante, indicando a passagem de corrente polarizada em spins pelas estruturas formadas pelos aglomerados de Fe-Ni e o substrato de Si.

Orientador: Angelo Caporalli Filho / Banca: Valdir Alves Guimarães / Banca: Wyser José Yamakami / Resumo: A Engenharia tem buscado a fabricação de materiais com elevados valores de resistência mecânica e tenacidade. Uma das formas de obter tais propriedades é promover a redução do tamanho de grão do material. A fim de reduzir o tamanho de grãos e obter tais propriedades neste trabalho foi aplicado o processo ECAP (Equal Channel Angular Pressing) em amostras da Liga de Alumínio AA3104, liga de Al-Mn não Tratável Termicamente. As amostras de alumínio foram deformadas plasticamente por cisalhamento simples na região de interseção dos canais. A repetição deste processo resulta no encruamento do material. Os resultados mostram que após o processamento a microestrutura esta com grãos alongados devido ao encruamento do material e por meio de ensaios de dureza Vickers verifica-se um aumento de dureza após 3 passes de ECAP aplicados / Abstract: A constant search in Engineering is the manufacturing of materials with high values of strength and tenacity. One way to obtain such properties is to promote the reduction of grain size of the material. In order to reduce the size of grains and obtain such properties in this work was applied the ECAP (Equal Channel Angular Pressing) process in samples of Aluminum Alloy AA3104, Al-Mn alloy is non-heat treatable. A sample of aluminum was deformed by simple shear in the intersection of the channels that leads to a severe plastic deformation. The repetition of the process results in a material with a cold work hardening. The results show that after the processing ECAP microstructure with elongated grains and by Vickers hardness testing the hardness increase after the three pass of ECAP applied / Mestre

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Co-orientador: Gilberto de Magalhães Bento Gonçalves / Banca: Omar Maluf / Banca: Yukio Kobayashi / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: A soldabilidade das ligas de alumínio é altamente influenciada pela natureza de correntes de soldagem, podendo esta interferir significativamente na qualidade a ser alcançada. O uso da corrente alternada em onda retangular no processo de soldagem TIG, permite inúmeras possibilidades tais como, flexibilidadeem alterar a frequencia da onda, amplitude da corrente positiva bem com o negativa, além dos tenpos de atuação da polaridade positiva e negativa do eletrodo para o mesmo ciclo de onda. A configuração selecionada tem efeito determinante no perfil e na propriedade final do cordão de solda. O uso da corrente alternada na soldagem das ligas de alumínio é amplamente utilizado e tem como finalidade, promover a limpeza da camada superficial do óxido Al2O3, enquanto promove a penetração da junta. Na literatura é comum encontrar afirmações que limpeza da camada de Al2O3 na soldagem está ligada ao tempo positivo do ciclo de onda, e a penetração está ligada ao tempo negativo do ciclo de onda. Para a pequisa proposta realizou-se a soldagem TIG-CA da liga de alumínio AA 6063-T6, por simples deposição sobre chapa com onda retangular, impondo-se variações tanto na corrente de soldagem como no tempo de atuação da polaridade positiva do eletrodo no ciclo na onda. As correntes de soldagem utilizadas foram 100 A, 120 A e 140 A. A condição inicial em termos de balanceamento foi de 50% do tempo de atuação da polaridade positiva em um período de onda de 20 ms, seguido do desbalanceamento para 32,5% e 15% de tempo de atuação da polaridade positiva do eletrodo, mantendo a frequência constante em 50 Hz para todas as configurações. Foi observado que o desbalanceamento de onda interfere diretamente no resultado final dos cordões de solda. Os resultados para as configurações selecionadas mostram que a diminuição do tempo de atuação da polaridade positiva do eletrodo no ciclo de onda promove redução de penetração e da... / Abstract: The weldability of the aluminum alloys is highly influenced by the weld current nature; it could interfere significantly on the desirable quality. The use of alternated current on the TiG welding processes, promote innumerous possibilities like, flexibilities on the change the wave frequency, positive current amplitude as the negative current amplitude, furthermore the actuations time of positive and negative polarity of electrode in the same wave cycle. The selected configuration has the important effect on the final properties on the weld bead. The use of alternated current on the aluminum alloys welding are largely used and has the finally, to promote the superficial oxide layer cleaning Al2O3, in the same time that it promote the weld penetration. On the literature is very common to find the affirmatives where the oxide layer cleaning of Al2O3 on the welding is linked on the positive time on the wave cycle, and the penetration is linked at the negative time for the same wave cycle. For this proposal research was realized the TIG-CA welding on the AA 6063-T6 aluminum alloys, by a bead-on-plate with the square wave, induced by weld current variations as the acting time of positive polarity of the electrode on the wave cycle. The weld current applied were 100 A, 120 A and 140 A. The initial conditions utilized was a balanced on 50% of acting time of positive polarity in the wave period in a 20 ms, followed by a unbalance of 32,5% and 15% of the actuation time of positive polarity in the electrode, keeping the unaltered frequency on 50 Hz for all configurations. Was observed that the unbalanced wave interfere direct on the final result of weld bead. The results for the selected configurations shows that decreasing the actuations time of electrode positive polarity on the wave cycle promote the reducations of death and wide on the weld bead. The obtained micrographia for a different actuations time of positive polarity shows that the... / Mestre

A soldagem de ligas de alumínio sem degradação excessiva das propriedades originais do metal base apresenta-se como um obstáculo a ser superado pelas indústrias em seus processos de fabricação, uma vez que o alumínio tem sido usado cada vez de forma mais intensiva. Esforços têm sido feitos para melhorar as propriedades da união destas ligas, que quando soldadas por processos convencionais como MIG ou TIG, perdem muito de suas propriedades originais devido às elevadas temperaturas envolvidas. Processos de união que não envolvem fusão, como rebitagem ou mesmo colagem despontam como alternativas em se tratando da união de alumínio, especialmente no setor aeronáutico. Neste sentido, o processo de soldagem denominado Friction Stir Welding (FSW), vem ganhando espaço nas pesquisas e também na indústria. Neste processo, uma ferramenta de alta resistência mecânica e com um perfil especial é utilizada para, por meio de atrito com as peças a serem soldadas, gerar calor e misturar mecanicamente o material da junta, consolidando a solda. Este trabalho visa implantar o processo FSW utilizando uma fresadora universal de elevada rigidez na soldagem de chapas de alumínio AA 5052-H34 com 6,35 mm de espessura. Para tanto, três geometrias de ferramentas de soldagem foram projetadas, fabricadas e testadas, de forma a definir-se parâmetros de soldagem compatíveis com as condições fornecidas pela máquina fresadora, por meio de testes preliminares. Uma vez definidos estes parâmetros, juntas foram obtidas com as três geometrias de ferramenta disponíveis e posteriormente seus desempenhos foram comparados. Ensaios mecânicos de dobramento e tração, medição do perfil de microdurezas e análise macrográfica da seção transversal das soldas foram os métodos empregados na caracterização das propriedades resultantes. Em adição, soldas pelo processo MIG também foram obtidas e sujeitas às mesmas avaliações. Observou-se desempenho similar entre as três geometrias de ferramenta testadas, sendo que apenas uma destas produziu soldas com ductilidade significativamente inferior às demais. Em relação à tensão de escoamento, eficiências próximas de 80% foram alcançadas por duas das geometrias, sem perda expressiva da ductilidade original. O perfil de microdurezas das amostras soldadas pelo processo FSW não demonstrou grande variação ao longo da seção transversal, ao passo que as amostras soldadas através do processo MIG apresentaram zonas bem definidas devido à natureza do processo empregado. / Welding of aluminum alloys with no considerable degradation of the properties of the base metal is a problem to be overcome by industry manufacturing processes, once aluminum is being used more intensively nowadays. Efforts have been made to improve aluminum joint properties that, when welded by conventional techniques such as MIG or TIG, experience a loss in mechanical properties due to the high temperatures involved. No-melt joining processes such as adhesive bonding or riveting are often considered when it comes to aluminum joining, especially in aerospace applications. Alternatively a welding process named Friction Stir Welding (FSW) is receiving growing attention for its potential applications where heat must be minimized or when dissimilar metals must be joined. In this process a high strength rotating tool with a special profile is introduced at the interface of the materials to be joined and translated along the joint at controlled speeds. Heat generated softens the material and allows the tool to stir while traveling along the joint. This work aimed at producing welds on AA 5052-H34 plates, 6,35mm (0,25 inches) in thickness, using a milling machine. In order to do that, three tool geometries were designed, manufactured and tested so as to define which welding parameters generated the best results. Once these parameters were chosen, each tool produced three welds and their performance was evaluated. Transversal bending, tensile tests, micro-hardness measurements along the weld cross-section and macrographical analysis were carried out in order to assess weld properties. In addition, MIG welds were produced and subjected to the same test conditions. Considering yield stress as an efficiency parameter, all the tested tools presented similar results – around 80% of the base metal yield stress. On the other hand, when considering elongation or performance on transversal bending tests it was noticed that the conic pin tool was not able to produce sound welds under the chosen process parameters. These welds were characterized by the presence of a longitudinal groove, as observed in macrographic analysis. Micro-hardness measurements along FS weld cross-sections demonstrated a small variation between the different weld zones while on MIG cross-sections a higher variation in hardness values could be seen across the weld. Further MIG welds presented a larger heat affected zone than that of FS welds.

A soldagem das ligas de alumínio AA2024-T3 e AA7075-T6 sempre foi um obstáculo para indústria devido à alta suscetibilidade a trincas durante o processo de soldagem ao arco elétrico. Estas ligas são largamente utilizadas na indústria aeronáutica devido a sua alta resistência mecânica e baixo peso específico do alumínio, sendo que o método de união mais utilizado é a rebitagem. Com o advento da soldagem por FSW, surge uma nova oportunidade de união destas ligas sendo que os estudos apresentados até o momento demonstram excelentes propriedades mecânicas da junta. “Friction Stir Welding” – FSW é uma técnica de soldagem desenvolvida em 1991 pelo “The Welding Institute” (TWI) na Inglaterra. Esta solda tem a vantagem de ocorrer no estado sólido, que preserva as propriedades mecânicas das ligas, ao contrário dos métodos de soldagem convencionais que envolvem fusão e produzem, em grande parte, microestruturas com baixas propriedades mecânicas. No processo FSW uma ferramenta de alta resistência mecânica com um determinado perfil é rotacionada de forma a gerar atrito nas peças a serem soldadas. Este atrito gera calor suficiente para aumentar a ductilidade e misturar o material na junta, consolidando o mesmo, sem a ocorrência de fusão. O objetivo deste trabalho é determinar um conjunto de parâmetros através do processo FSW, para soldagem de chapas das ligas Alclad AA2024-T3 e AA7075-T6 com 1,8 mm de espessura, utilizando uma fresadora universal de alta rigidez. Para isso foram desenvolvidas duas geometrias de ferramentas para os quais um conjunto de parâmetros resultasse em soldas livres de defeitos. Uma vez obtidas estas soldas, as mesmas foram testadas através da medição de microdureza, ensaios de dobramento e tração para verificação das propriedades mecânicas resultantes comparadas ao do metal base. Observou-se que algumas juntas, dependendo dos parâmetros e da ferramenta utilizados, não demonstraram ductilidade adequada durante os ensaios de dobramento, embora não apresentassem defeitos na análise macrográfica. Da mesma forma, a resistência mecânica apresentada pelas mesmas atingiu no máximo 70% do metal base, demonstrando ser a técnica, uma boa alternativa a rebitagem. Por fim, para liga AA2024-T3, pode-se obter um conjunto de parâmetros que resultasse em uma solda com as propriedades finais desejadas, ou seja, livre de defeitos, ductilidade adequada e boa resistência à tração. / The welding of AA2024-T3 and AA7075-T6 clad aluminum alloys was always an obstacle to the industry due to cracking susceptibility during arc welding process. These alloys are largely used in the aeronautical industry because of their high mechanical strength and low density, being riveting the most widely used method to join them. The advent of friction stir welding (FSW) presents itself as a new opportunity to join these alloys and the present research demonstrates excellent mechanical properties of the joint. Friction stir welding is a welding technique that was developed in 1991 at The Welding Institute (TWI) in England. This welding method has the advantage to be a solid state process that preserves the mechanical properties of alloys, to the contrary of conventional fusion welding techniques that produce microstructures with low mechanical properties. In the FSW process a high strength tool with a given profile is rotated in order to generate friction in the parts to be welded. This friction generates enough heat to soften and stir the material, joining them without fusion. The objective of this work is to determine a set of parameters using the FSW process to weld a 1,8 mm thick AA2024-T3 and AA7075-T6 aluminum clad sheet using a stiff milling machine. For this purpose, development of two tool geometries with a set of parameters to obtain defect-free welded joints was utilized. These welded joints were investigated using microhardness, bending and tension testing to verify the mechanical properties in comparison with the base metal. It was noted that, dependent upon the parameters and tools used for welding, the joints did not show adeq uate ductility during the bending testing, even if the macrographic analysis demonstrate no defects. In the same way, the joint mechanical strength is 70% of base metal, showing that this technique is a good alternative for riveting method. Finally, for the AA2024-T3 aluminum alloy, it was obtained the desired properties for the joints, with no defects, good ductility and tension strength.

Soldagem a ponto por fricção é um processo que ocorre no estado sólido com alta eficiência energética, baixo custo de produção além de ser um processo ambientalmente limpo. Estes processos por fricção são uma alternativa a processos convencionais tais como solda ponto por resistência, rebitamento e "clinching". A Solda Ponto por Ficção e Mistura Mecânica, ou SPFMM, é uma excelente alternativa aos processos tradicionais de união, desde que é eficiente na união de ligas de alta resistência da indústria automotiva e aeroespacial como alumínio e magnésio, que são materiais que apresentam dificuldades na soldagem com a utilização de métodos convencionais através da fusão dos materiais envolvidos. A ausência de uma fase de fusão nesses processos elimina defeitos como porosidades, bolhas, rebaixos, inclusões e microestruturas indesejáveis, que freqüentemente aparecem na solda e zonas afetadas pelo calor em processos de soldagem por fusão. Estes materiais são interessantes, especialmente na indústria automotiva, devido a sua excelente relação de resistência/peso, onde a técnica já é utilizada apresentando redução drástica de custos de operação e aumento a resistência das juntas formadas. O processo de SPFMM consiste em uma ferramenta, que é uma combinação de um pino e um ombro que em rotação, penetra nas chapas formando uma junta sobreposta. Esta ferramenta rotativa ao penetrar utiliza elevadas cargas axiais. O contato do pino com regiões adjacentes e do ombro com a superfície superior da junta geram calor de fricção. Este calor de fricção promove a plastificação do material da junta, que ao mesmo tempo é misturado pelo pino consolidando, assim, a formação da junta. Após a remoção da ferramenta e fim do processo, um furo remanescente permanece no centro da solda. O objetivo do presente trabalho é avaliar a influência da utilização de diferentes perfis de ferramenta e diferentes velocidades de rotação sobre a soldagem e o comportamento mecânico de ligas de alumínio e magnésio soldadas pelo processo de SPFMM. Também buscou-se observar a influência da ferramenta sobre a variação do fluxo de material. As soldas foram realizadas com duas diferentes velocidades de rotação para o magnésio e três diferentes velocidades de rotação para as ligas de alumínio. E um total de doze combinações de quatro diferentes perfis de pino e três diferentes perfis de ombro foram utilizadas para a produção destas soldas. A taxa de penetração, profundidade de penetração e tempo de mistura foram mantidos constantes. A caracterização metalúrgica foi feita através de microscopia ótica, lupa e eletrônica de varredura. A caracterização mecânica das juntas foi feita através de ensaios de cisalhamento, perfis de microdureza e monitoramento de torque e força durante o processo de soldagem. Ainda foram realizadas análises do fluxo de material durante o processo. Foi possível observar uma tendência de aumentar a resistência mecânica da junta com a utilização de velocidades de rotação mais elevadas em ambos os materiais. A utilização de ferramentas com diferentes perfis apresentou diferenças representativas, porém com muita dependência da combinação de velocidade de rotação, pino e ombro utilizados. / Friction based spot welding are processes that occurs in solid state with high energy efficiency, low costs and environmentally friend. These processes provide an alternative to conventional spot joining methods as resistance spot welding, riveting and clinching. Friction Stir Spot Welding is a good alternative to traditional spot joining processes since it is able to join high strength aerospace and automotive alloys like aluminum and magnesium, which are difficult to join by conventional fusion. The absence of melting during welding avoids defects like porosity, inclusions, and undesired microstructures, that are frequently observed in fusion weldings. These materials are interesting especially regarding the automotive industry, because of its mechanical strength/weight relationship, where the technique is already in use with drastic reducing of operating costs and increasing in joint mechanical strength. The SPFMM process consists in a rotating tool comprised of a pin and a shoulder that penetrates into two overlap positioned sheets. The tool displaces and plasticize the adjacent material and provide the joint consolidation leaving a keyhole after tool removal and the process is finished. The aim of this work was to evaluate the influence of different tool profiles on the metallurgical and mechanical behavior of friction stir spot welded joints of aluminum and magnesium alloys. The joints were performed with two different rotation speeds for the magnesium AZ31 samples and with three different rotation speeds for the aluminum AA6181-T4 samples and twelve combinations of three different shoulders and four different pins. The plunge rate, plunge depth and dwell time were kept constant. The metallurgical characterization was performed using optical and scanning electron microscopy. The mechanical performance of the joints was evaluated in terms of microhardness profiles and shear test. It was possible to observe a tendency to increase the mechanical strength with the usage of higher rotational speeds for both materials. The usage of different tool profiles also presented different mechanical performance, but it’s strongly influenced by the combination of rotational speed, pin and shoulder.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Física / Made available in DSpace on 2012-10-22T09:48:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245042.pdf: 3220768 bytes, checksum: 40249ca3ab00fcf5c71e5ca4a8b1ffce (MD5) / A liga Fe50Ni50 com elevado grau de pureza foi sintetizada por redução auto catalítica ultra rápida dos correspondentes íons metálicos de transição em uma solução aquosa. A razão das concentrações dos metais na solução é preservada na liga precipitada na forma de um pó metálico. Assim, não foi observada a segregação de Ni ou Fe. Essa liga foi caracterizada como a fase taenita desordenada química e estruturalmente com tamanho médio de cristalitos em torno de 15 nm. Um tratamento térmico nesta liga a 673 K/2h produziu uma relaxação estrutural com um significativo estreitamento das linhas do DRX, nas linhas do EM acompanhado por um fluxo exotérmico no sinal de DSC. Observamos também um aumento no tamanho médio dos cristalitos para 30 nm enquanto o tamanho médio da partícula, em torno de 180 nm, permaneceu o mesmo depois do tratamento.

As propriedades mecânicas e metalúrgicas de uma junta soldada devem ser minuciosamente estudadas para que se possa qualificá-la para aplicação em engenharia. Assim, com o desenvolvimento de novos processos de soldagem torna-se necessário um estudo detalhado para determinação destas propriedades. Este é o caso da soldagem por Fricção e Mistura Mecânica (Friction Stir Welding) em que, ao contrário das outras técnicas convencionais, a temperatura de fusão do material não é atingida durante o processo. Com isto, vários problemas que são relacionados às altas temperaturas desaparecem e, além disto, excelentes propriedades mecânicas são atingidas. Neste trabalho buscou-se verificar a influência de dois tratamentos térmicos (T 4 e T6) aplicados à liga de alumínio AA6056 soldada Fricção e Mistura Mecânica, principalmente nas diferentes regiões resultantes deste processo (zona termomecanicamente afetada, zona termicamente afetada e centro da solda). Para isto foram realizadas metalografias, ensaios de microdureza e ensaio de tenacidade à fratura em cada região. Os resultados indicam que o envelhecimento artificial altera a microdureza, mas não aumenta a tenacidade à fratura. Caso este envelhecimento for aplicado, recomenda-se fazê-lo antes do processo de soldagem para atingir uma maior tenacidade. / The mechanical and metallurgical properties of welded materiais must be completely understood to qualify it application. The development of new welding techniques requires a detailed study to determine it properties. This is the case of friction stir welding method (FSW) where the melting temperature is not reached in the weld zone in opposite of other conventional welding processes. The consequence is the disappearance of many problems related to high temperature and excellent mechanical properties. The aim of this work is to determine the influence of the T4 and T6 conditions in the fracture toughness of AA6065 aluminium alloy friction-stir welded, especially in the different zones resulting from the process (thermomechanically affected zone - TMAZ, heat affected zone - HAZ and nugget. The results indicate that the artificial aging modifies the properties but does not result in higher fracture toughness. lf T6 heat treatment is necessary it should be done prior to the welding process to achieve higher fracture toughness.