Orientador: Rubens Caram Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:33:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_EderSocratesNajar_D.pdf: 9279894 bytes, checksum: a2ed77cd79f48134e7daf5bc705afb0e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Ligas de Ti do tipo ? metaestável exibem comportamento singular no tocante à possibilidade de manipulação de seu comportamento mecânico. Nessas ligas, a rigidez pode ser alterada por meio do controle das fases presentes, o que permite que esses materiais sejam incluídos no seleto grupo dos materiais com gradientes funcionais (functionally graded materials - FGM). Neste trabalho, objetivou-se projetar, produzir, processar, caracterizar e aplicar ligas Ti-Nb com adições do elemento ? estabilizador de baixo custo Fe. As ligas foram produzidas por fusão a arco voltaico e submetidas a diversas condições de tratamento térmico, incluindo solubilização acima da temperatura ?-transus, resfriamento rápido até a temperatura ambiente e tratamentos térmicos de envelhecimento entre 260 °C e 400 °C. A caracterização envolveu calorimetria diferencial de varredura, difração de raios-X e dureza Vickers em alta temperatura, análises metalográficas e de módulo de elasticidade por técnicas acústicas, ensaios de tração e mapeamento de rigidez por meio de nanoindentação. Os resultados obtidos mostram a retenção completa da fase ? para a liga Ti-30Nb-3Fe solubilizada e resfriada rapidamente e permitem também, compreender a decomposição da fase martensita ?" e a nucleação das fases ? e ?. A adição do elemento Fe tornou a cinética de transformação de fases bem mais lenta, propiciando, sob algumas condições, a supressão da fase ?, que é conhecida por aumentar a dureza em detrimento da ductilidade. Tais resultados foram utilizados no estabelecimento de condições ideais de processamento que permitem obter componentes ortopédicos com rigidez gradual. Finalmente, o conhecimento adquiro foi usado na fabricação de placas e parafusos de osteossíntese a partir da liga Ti-30Nb-3Fe com gradientes de funcionalidade / Abstract: Metastable ? Ti alloys exhibit singular behavior regarding the possibility of manipulating their mechanical behavior. In these alloys, the stiffness can be changed by controlling phases, which allows these materials to be included in the select group of functionally graded materials (FGM). This study aimed to design, produce, process, characterize and apply Ti-Nb alloys with addition of Fe, an inexpensive ? stabilizing element. These alloys were produced by arc melting and subjected to different heat treatment conditions, including solution above the ?- transus temperature, quenching to room temperature and aging heat treatments between 260 °C and 400 °C. Characterization involved differential scanning calorimetry, X-ray diffraction and Vickers hardness at high temperature, metallographic analyzes, elastic modulus by acoustic techniques, tensile test and stiffness mapping via nanoindentation. The results obtained show complete retention of the ? phase in the Ti-30Nb-3Fe alloy after solution in the ? field and rapid cooling to room temperature and also allow understanding martensite ?" decomposition and nucleation of the ? and ? phases. It was found that Fe additions make the phase transformation kinetics much slower, providing, for some conditions, suppression of the ? phase precipitation, which is known to increase the hardness at the expense of ductility. These results were used to establish optimal processing conditions, resulting in orthopedic component with graded stiffness. Finally, the knowledge acquired was used in the manufacturing of osteosynthesis plates and screws with functionality graded from the Ti-30Nb-3Fe / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Titanium alloys are used for several applications of greater responsibility, for example in the biomedical, aeronautical, energy, security, among others sectors. Several studies have shown that TiNbSn alloys have advantages compared to other titanium alloys with respect to mechanical properties. Studies indicate a possibility of obtaining a tensile strength value as high as that of alloys traditionally used as Ti6Al4V, through cold deformation and aging. In addition, cold deformed TiNbSn alloys may have modulus of elasticity less than half the modulus presented by traditional alloys. These indications point to the possibility of intensifying the production and commercialization of TiNbSn alloys for the manufacture of highly responsible components. Therefore, for these applications, studies on the crack propagation behavior are important and even mandatory in certain circumstances, for example for the manufacture of components that may suffer catastrophic failures. The purpose of this study was to evaluate the fatigue crack propagation behavior of TiNbSn alloys system cold deformed and aged. In this study, the cold-rolled Ti35Nb2Sn, Ti42Nb2Sn and Ti42Nb alloys were produced with 80% true deformation and aged at 400 ° C for 48 hours. da/dN x ΔK tests were carried out and it was observed that the Ti422 and Ti420 alloys, both aged, had the best results of crack propagation resistance in the Paris regime and in the crack propagation threshold. That is, the increase of Niobium and the aging treatment produces alloy of greater crack propagation resistance. These results were attributed to the great cracks tortuosity. This tortuosity leads to a greater roughness induced crack closure effect. The threshold values increased with the aging process due to the increase in the modulus of elasticity values. / Ligas de titânio são utilizadas para várias aplicações de maior responsabilidade, como por exemplo, nos setores biomédico, aeronáutico, energia, segurança, entre outros. Diversos estudos vem demonstrando que as ligas TiNbSn apresentam vantagens se comparadas a outras ligas de titânio com respeito a propriedades mecânicas. Estudos indicam a possibilidade de obter valor de resistência a tração tão elevado quanto de ligas tradicionalmente usadas como Ti6Al4V, através de deformação a frio e envelhecimento. Além disso, as ligas TiNbSn deformadas a frio podem apresentar módulo de elasticidade inferior a metade do módulo apresentado por ligas tradicionais. Esses indícios apontam para a possibilidade de intensificar a produção e comercialização de ligas TiNbSn para a fabricação de componentes de alta responsabilidade. Portanto, para essas aplicações, estudos sobre o comportamento de propagação de trincas são importantes e até mandatórios em certas circunstâncias, como por exemplo para a fabricação de componenetes que possam sofrer falhas catastróficas. O objetivo do presente estudo foi avaliar o comportamento de propagação de trincas por fadiga das ligas do sistema TiNbSn deformadas a frio e envelhecidas. Neste estudo, foram produzidas as ligas Ti35Nb2Sn, Ti42Nb2Sn e Ti42Nb laminadas a frio com 80% de deformação verdadeira e envelhecidas a 400 °C por 48 horas. Ensaios da/dN x ΔK foram realizados e foi visto que as ligas Ti422 e Ti420, ambas envelhecidas, apresentaram os melhores resultados de resistência à propagação de trincas no regime de Paris e no limiar de propogação de trinca. Ou seja, o aumento de Nióbio e o tratamento de envelhecimento produzem liga de maior resitência a propagação de trinca. Esses resultados foram atribuídos à grande tortuosidade das trincas. Essa tortuosidade leva a um maior efeito de fechamento de trinca induzido pela rugosidade da fratura. Os valores de limiar aumentaram com o processo de envelhecimento devido ao aumento dos valores de módulo de elasticidade.

Os reatores nucleares de potência refrigerados à água pressurizada (Pressurized Water Reactor - PWR) comumente utilizam pastilhas de dióxido de urânio como o seu combustível nuclear, estas por sua vez são montadas e empilhadas em tubos e tampões de ligas de zircônio (M5, Zirlo, Zircaloy, etc), Na usinagem desses componentes são geradas grandes quantidades de cavacos que estão contaminados com fluido de corte, o armazenamento destes cavacos apresenta riscos de segurança e ambientais por ser um material pirofórico e apresentarem alta área específica. Estas são ligas importadas e por isso é mostrado interesse pela indústria de reciclagem na sua reutilização. Este trabalho apresenta o estudo de um processo de reciclagem e os resultados para buscar, eficiência no processo de limpeza; controle de qualidade; obtenção de eletrodos prensados e a fusão em um forno a arco elétrico sob vácuo (Vacuum Arc Remelting - VAR). O processo de reciclagem se inicia com uma separação magnética de possíveis materiais ferromagnéticos presentes, lavagem do fluido de corte, que é solúvel em água, lavagem com um desengraxante industrial, seguido por um enxágue com fluxo contínuo de água em alta pressão e uma secagem por fluxo de ar quente. A primeira avaliação do processo foi feita por uma análise de fluorescência de raios X por dispersão de energia mostrando impurezas provenientes da mistura com cavacos da usinagem de aços inoxidáveis. Os cavacos foram prensados para a obtenção de eletrodos, para fusão em forno VAR, e para isso foi desenvolvida uma matriz para obtenção de eletrodos. Os eletrodos foram fundidos em um forno VAR de laboratório no Laboratório de Fusão do CECTM IPEN. A fusão dos cavacos é possível e viável em um forno VAR o que reduz em até 40 vezes o volume de armazenamento desse material. / The Pressurized Water Reactor commonly uses uranium dioxide pellets as the nuclear fuel, which are then assembled and stacked in zirconium alloy tubes (M5, Zirlo, Zircaloy) and end capped, in the machining of these components large amounts of chips are generated which are contaminated with cutting fluid. Its storage poses security and environmental risks due to a pyrophoric material. These are imported alloys and so it is shown interest by the recycling industry in its reuse. This paper presents the study of a recycling process and its results to seek efficiency in the cleaning process; quality control; obtaining of the electrodes and melting in a Vacuum Arc Remelting (VAR) furnace. The recycling process begins with a magnetic separation of possible ferromagnetic alloys present, washing out the water-soluble cutting fluid, washing with an industrial degreaser, followed by a rinse with continuous high pressure water flow and a flow drying of hot air. The first evaluation of the process was done by an energy dispersive X-ray fluorescence analysis showing the presence of impurities from the mixture with stainless steel machining chips. The chips were pressed to obtain electrodes to be melted in VAR furnace and for this a matrix was developed to obtain electrodes. The electrodes were melted in a laboratory VAR furnace in the Melt Laboratory at CECTM - IPEN. The melting of the chips is possible and feasible in a VAR furnace that reduces the storage volume of this material by up to 40 times, however, it is necessary to correct the composition of the alloy for the melting of these ingots.

Orientador: Roberto Zenhei Nakazato / Coorientador: Alain Laurent Marie Robin / Banca: Messias Borges Silva / Banca: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Banca: Gilbert Silva / Banca: Jeferson Fabrício Cardoso Lins / Resumo: Este estudo tem com objetivo principal buscar a otimização do processo de obtenção de nanotubos auto-organizados na superfície plana do Ti-Cp pela técnica de anodização eletroquímica e a aplicação da condição experimental otimizada nas superfícies da liga experimental Ti-35Nb-7Zr e de um implante comercial de Ti. No estudo de otimização dos principais fatores do processo (eletrólito, tempo e potencial) foi utilizada a ferramenta de planejamento de experimento - DOE. A formação da camada de titânia foi observada por microscopia eletrônica de varredura de alta resolução-SEM/FEG e espectroscopia de energia de raios X. O tratamento térmico para estabilização da fase cristalina dos óxidos, realizado a 300, 400 e 500oC, revelou a formação de anatase a partir de 400oC, porém acima desta temperatura ocorre o fechamento e coalescência dos nanotubos. Ensaios eletroquímicos realizados em solução de Ringer mostraram que superfícies de titânio recobertas com nanotubos de TiO2 são menos resistentes à corrosão do que o titânio como recebido. Através do emprego do DOE foi possível verificar que a melhor condição de ajuste experimental na obtenção de nanotubos auto-organizados para o Ti-Cp foi o meio glicerol-H2O/NH4F, e com controle dos fatores potencial, tempo e concentração de NH4F obteve-se o óxido com as características desejadas. O potencial foi o fator que apresentou maior influência no processo. A aplicação da melhor condição experimental sobre o implante comercial de Ti possibilitou a formação de nanotubos com pequena alteração na morfologia. Já, sobre a superfície da liga Ti-35Nb-7Zr foram observados nanotubos com alterações significativas na morfologia e dimensões diferentes da observada sobre o Ti-Cp / Abstract: This study has as its main objective the optimization of the process of obtaining nanotubes self-assembled on the Ti-Cp flat surface by electrochemical anodization technique and application of this experimental condition on the surfaces of the Ti-35Nb-7Zr experimental alloy and commercial Ti implant. In the optimization study of main factors of the process (electrolyte, anodization time and potential) was used the method Design of Experiments - DOE. The formation of the layer of titania was observed by Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy (FEG-SEM) and Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The heat treatment used to stabilize the crystalline phase of the oxides conducted at 300, 400 and 500°C revealed the formation of anatase from 400oC, but above this temperature occurs closing and coalescence of the nanotubes. Electrochemical tests performed in Ringer's solution showed that titanium surfaces coated with TiO2 nanotubes are less corrosion resistant than titanium as received. By employing the DOE was possible to verify that the best experimental setting condition in obtaining self-organized nanotubes for Ti-Cp was the glicerol-H2O/NH4F electrolyte, and controlling the factors, potential, anodization time and concentration of NH4F, was obtained the oxide with the desired characteristics. The potential was the factor that most influenced the process. The application of the best experimental condition on commercial Ti implant enabled the formation of nanotubes with small change in morphology. But on the Ti-35Nb-7Zr alloy surface were observed significant changes in nanotubes morphology and different dimensions from that observed for Ti-Cp / Doutor

Orientador: Cecílio Sadao Fugivara / Banca: Marina Magnani / Banca: Rodrigo Fernando Costa Marques / Banca: Zeki Nall / Banca: Elivelton Alves Ferreira / Resumo: O comportamento eletroquímico localizado das ligas similares e dissimilares foi estudado utilizando-se áreas em escala milimétrica e micrométrica. Para delimitar as diferentes regiões da solda foi utilizada uma minicélula com diâmetro interno de 1,7 mm ou uma microcélula com capilar de vidro com vedação de silicone e diâmetro de 100 micrômetros. Com essas células que permitem analisar uma pequena área, foi possível localizar e estudar as diferentes regiões da solda afetadas pelo calor e do metal base da liga. A morfologia da superfície das amostras soldadas foi caracterizada por microscopia óptica (OM) e Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) acoplada a um sistema de Espectroscopia de Dispersão de Energia de Raios X (EDS). As medidas de microdureza mostraram que na Zona de Mistura (ZM) o valor da microdureza foi menor, enquanto que no Metal Base da AA7475-T651 (MB7475) o valor foi maior comparado às demais regiões. Com a minicélula em NaCl 10 mM, foram realizadas as medidas de potencial em circuito aberto (Eca), Voltametria Cíclica (CV) para estudo do PDM (Point Defect Model), Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS), e polarização potenciodinâmica. Na microcélula em NaCl 1 mM + 0,1 M Na2SO4 foram obtidas as medidas de Eca, EIS e polarização potenciodinâmica, enquanto que os experimentos de análise de Ruído Eletroquímico (ENA) foram feitos em uma célula com dois eletrodos de trabalho similares ou dissimilares (diâmetro de 1,7 mm exposto a solução) medidos com dois ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The electrochemical behavior of the similar and dissimilar alloys was studied using millimeter and micrometric scale areas. To delineate the different regions of the weld were determined using a minicell with an internal diameter of 1.7 mm or microcell glass capillary diameter 100 m and sealing with silicone. With these cells utilizing a small area, it was possible to locate and study how different regions of the weld affected by heat and base metal alloy. The surface morphology of the welded samples was characterized by optical microscopy (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled to an X-ray Energy Dispersion Spectroscopy (EDS) system. The microhardness measurements showed that in the Mixing Zone (ZM) the value was lower, while in the Metal Base of AA7475-T651 (MB7475) the value was higher compared to the other regions. With the minicell in 10 mM NaCl, the measurements of open circuit potential (Eoc), Cyclic Voltammetry (CV) for the study of Point Defect Model (PDM), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), and potentiodynamic polarization were performed. In the microcell in 10 mM NaCl + 0.1 M Na2SO4, the measurements of Eoc, EIS and potentiodynamic polarization were obtained, whereas the Electrochemical Noise (ENA) experiments were done in a cell with two similar or dissimilar working electrodes (diameter of 1.7 mm exposed to solution) and measured with two reference electrodes. With the minicell and the microcell was possible to analyze the different region... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A cinética da transformação de fase UAl3 + Al → UAl4 foi estudada em duas ligas Al-U, com 31,4 % e 33,4 % U em peso respectivamente, através de metalografia quantitativa. Os resultados mostraram que esta transformação é um processo de nucleação e crescimento termicamente ativado, com a nucleação ocorrendo heterogeneamente nas interfaces UAl3/AI(∞) e o crescimento sendo controlado por difusão em volume. A energia de ativação empírica do processo foi determinada, cujo valor médio é da ordem de 54,8 kcal/mol. Foi verificado que a cinética de crescimento da fase UAl4 obedece uma lei parabólica. As interfaces UAl4/ UAl3 e UAl4/Al(∞) migram em direções opostas, sendo que a velocidade da interface UAl4/ UAl3 é aproximadamente cinco vezes maior que aquela da interface UAl4/Al(∞). O coeficiente de difusão química do Al e do U na fase UAl4 foi avaliado ser da ordem de 10-9 cm 2/s a 600°C. / The kinetics of phase transformation UAl3 + Al → UAl4 of two Al-U alloys, with 31.4 and 33.4 wt % U respectively, was studied by quantitative microscopy. The results have shown that this transformation is a nucleation and thermally activated growth process. The nucleation occurs heterogeneously at the UAl3/AI(∞) interfaces and growth is controlled by volume diffusion. The empirical activation energy of the process was determined, whose mean value is of about 54.8 kcal/mol. It was verified that a parabolic growth law is obeyed. The UAl4/ UAl3 and UAl4/Al(∞) interfaces migrates in opposite directions, with the UAl4/ UAl3 interface velocity was approximately 5 times greater than that of UAl4/Al(∞) interface. The chemical diffusion coefficient of Al and U in the UAl4 phase were evaluated to be of the order of 10-9 cm 2/s at 600°C.

As curvas de polarização potenciodinâmicas cíclicas da liga de níquel Inconel 625, em solução de NaCl 3,56 %, pH 7,5, desaerada e a temperatura ambiente, obtidas com base na metodologia descrita na norma ASTM G61, foram estudadas com o objetivo de interpretá-las, especialmente no trecho após a reversão da polarização. Para esse estudo, foram realizadas análises complementares por MEV/EDS e por espctroscopia Raman da superfície do eletrodo de trabalho e determinação qualitativa por EDS da composição do eletrólito coletado nas vizinhas do eletrodo de trabalho. Medidas de pH e determinação do teor de O2 do eletrólito junto ao eletrodo de trabalho também foram feitas. Os resultados obtidos mostraram que, entre o potencial de circuito aberto até potencial de quebra (Eb), da ordem de 0,600 V (ECS), a curva de polarização apresenta um comportamento passivo com tendência a atingir a densidade de corrente da ordem de 10-6 A/cm². Nessa região, ocorre o espessamento da camada devido à formação principalmente de Cr2O3. Após Eb, ocorre a mudança na inclinação da curva, devido à ocorrência da reação de oxidação da água, comprovada pela acidificação do eletrólito. No potencial de 0,750 V (ECS) ocorre uma inflexão na curva, causando a diminuição discreta da corrente, atribuída à formação de MoO42- (gel) que evita a incorporação de ânions como Cl- ou OH-, dificultando, porém não evitando, a oxidação/dissolução da camada passiva, comprovada pela presença de íons de Cr e de Ni no eletrólito, caracterizando uma região transpassiva. Após a reversão da polarização no potencial de 1,130 V (ECS), a curva apresenta uma histerese positiva, com valores de densidades de correntes menores em relação ao mesmo potencial aplicado durante a polarização direta, indicando a ocorrência de repassivação devido principalmente à formação de uma camada rica em Mo sobre a liga, cuja formação pode ser atribuída à transformação do molibdato para o óxido MoO3 decorrente da forte acidificação do eletrólito verificado nesse trecho da curva. Ainda, após a inversão da polarização, ocorre a transição da corrente anódica para catódica em um potencial próximo de 0,720 V (ECS). Do potencial de 0,600 V (ECS) até 0,200 V (ECS), observa-se uma região de passivação secundária, atribuída à formação do MoO3 de maneira mais significativa. Ao final a densidade de corrente volta a aumentar, indicando o início da oxidação/dissolução do MoO3 para Mo3+. / Cyclic potentiodynamic polarization curves of the nickel alloy Inconel 625 in 3.56 % NaCl solution, pH 7.5, deaerated and at ambient temperature, obtained according to the ASTM G61, were studied in order to interpret them, especially after the reversion of the scanning direction. For this study, complementary analyzes by MEV/EDS and by Raman spectroscopy of the working electrode surfaces as well as EDS analyses of the electrolyte collected near the working electrode were carried out. The pH values and O2 content of the electrolyte near the working electrode were also obtained. From the open circuit potential (OPC) up to breakdown potential (Eb), at about 0,600 V (ECS), the polarization curve presents a passive behavior with a tendency to reach the current density of 10-6 A/cm². In this region, the thickening of the passive film takes place mainly due to the formation of Cr2O3. After Eb, a change of the curve slope occurs due to the oxygen evolution reaction which is confirmed by the acidification of the electrolyte. At the 0,750 V (ECS) potential, an inflection of the curve is observed causing a discrete decrease in the current which was attributed to the formation of MoO42- (gel) which, in turn, avoids the incorporation of anions as Cl- or OH- in the passive film. This fact makes the oxidation/dissolution of the passive film difficult but does not avoid it since Cr and Ni ions were detected in the electrolyte after the inflection, characterizing a transpassive region. After the reversion of the scanning direction at the potential 1,130 V (ECS), the curve shows a positive hysteresis with lower current densities than the values obtained at the same potential applied during the direct polarization. This indicates the occurrence of repassivation mainly due to the formation of a Mo rich layer on the alloy whose formation can be attributed to the transformation of the molybdate to the MoO3 because of the strong acidification of the electrolyte. After the reversion of the polarization, a transition from the anodic current to cathodic occurs at a potential close to 0,720 V (ECS). From the potential of 0,600 V (ECS) up to 0,200 V (ECS), a secondary passivation region is observed which was attributed to the significant formation of MoO3. At the end of the reverse polarization, the current increases again, indicating the initiation of the oxidation/dissolution of MoO3 to Mo3+.

O objetivo deste trabalho foi o de otimizar a adição de estrôncio em liga A356 visando obter as melhores propriedades mecânicas de ductilidade. Foram estudados diferentes níveis de adição de estrôncio em ligas A356 com dois níveis de fósforo residual. Além disto, foi estudado o efeito de adições crescentes de magnésio na morfologia do silício em liga Al-7%Si modificada. Para a realização deste estudo, foram produzidos corpos de prova de tração segundo ASTM B108 com velocidade de resfriamento de 8°C/s. Os corpos de prova foram endurecidos por precipitação via tratamento térmico e tracionados. Além de uma avaliação quantitativa das propriedades mecânicas, amostras de todas as condições passaram por uma avaliação metalográfica qualitativa. Foi feito também ataque profundo para observação das morfologias das partículas de silício em microscópio eletrônico. O efeito da adição crescente de estrôncio na liga A356 em um intervalo de 0 a 256 ppm de estrôncio foi o de aumento do alongamento até teores de 50 a 60 ppm, seguido de uma diminuição do mesmo até 256 ppm. O teste de adição crescente de estrôncio foi repetido para uma liga A356 com teor residual de fósforo de aproximadamente 10 ppm. A curva de alongamento segue o mesmo formato da curva levantada para amostras que não continham fósforo, embora tenha sido encontrada uma sensível queda nos valores de alongamento na presença de fósforo. A presença de magnésio em ligas Al-Si modificadas por estrôncio foi responsável por uma mudança na morfologia de crescimento das partículas de silício nas regiões de contornos de células eutéticas, além do aparecimento de partículas intermetálicas nesta mesma região. Deste trabalho, concluiu-se que as melhores propriedades mecânicas de ductilidade foram obtidas para a adição de estrôncio de 50 a 60 ppm. / This work has, as its main objective, the optimization of the strontium addition in A356 alloy, in order to obtain the best ductility results. The addition of several different strontium amounts in alloys containing two phosphorous amounts was studied. Besides, the effect of increasing magnesium content on the morphology of the silicon particles of Al-7%Si modified alloy was also studied. Test bars were produced from ASTM B108 cooled at a rate of 8°C/s. The samples were heat treated and then tested. The mechanical properties were evaluated and the microstructures were analyzed. The silicon morphology was observed in deep etched samples at SEM. Strontium additions of 0 to 256 ppm increased the elongation up to 50-60 ppm. Above 75 ppm, the addition of strontium caused the elongation to decrease up to 256 ppm. The same test was reproduced for an alloy containing approximately 10 ppm P and, although the best results were achieved at strontium additions of 50-60 ppm, the elongation results were clearly lower. The presence of magnesium in Al-7%Si modified alloys was responsible for a change in the growth morphology of the silicon particles, especially near grain boundaries, and also for the formation of intermetallic particles in those areas. From this work, it was possible to conclude that the best ductility properties are achieved for strontium additions of 50-60 ppm.

Através de microscopia ótica utilizando luz polarizada e de metalografia quantitativa, determinou-se a cinética de recristalização a 400 ºC de uma liga de alumínio da série 3000 contendo dispersão de precipitados, para diferentes graus de deformação produzidos por laminação. Mediram-se parâmetros, para vários tempos de recozimento, que permitiram determinar: fração volumétrica recristalizada, quantidade de interfaces por unidade de volume entre regiões recristalizadas e não recristalizadas e, entre regiões recristalizadas, assim como velocidade média de migração de interfaces. Fizeram-se também medidas de microdureza em todas as amostras. Os resultados experimentais mostraram que à medida que se diminui o grau de deformação, a quantidade de interfaces por unidade de volume responsáveis pela recristalização diminui exigindo portanto um crescimento através de distâncias maiores para a recristalização se completar, tornando a cinética de recristalização mais dependente do crescimento. Constatou-se a ocorrência de recuperação, durante a recristalização, das regiões não recristalizadas e consequente diminuição da velocidade média de migração de interfaces com o tempo de recozimento. Com a diminuição da deformação, ocorreram frações não recristalizadas residuais, as quais eram maiores para graus de deformação menores, chegando a atingir mais de 80% para 34,4% de redução em espessura. Os resultados sugerem que, para baixas deformações, a velocidade de crescimento tem um papel importante na cinética de recristalização de ligas com dispersão de precipitados. A comparação entre os resultados de metalografia quantitativa e medidas de microdureza evidenciou algumas limitações desta última técnica para estudo de recristalização. / Using polarized light optical micrsocopy and quantitative metalography, kinetics of recrystallization at 400 ºC of an aluminum alloy of 300 series were determined, for different rolling deformation. Recrystallized volume fraction, amount of interfaces per unit volume, between recrystrallized and unrecrystallized regions and between recrystallized grains, and also mean velocity of interface migration were determined. Microhardness measurements were made in all specimens. The results have shown that with decreading deformation, the amount of interfaces responsible for recrystallization, per unit volume, decreases and so the interfaces must sweep larger distances for complete recrystallization, making kinetics more dependent on growth. Recovery of the unrecrystallized regions was observed, during recrystallization, causing decrease in the average velocity of interface migration with annealing time. With decreasing deformation residual unrecrystallized volumes have been observed, after long time anneals. The fraction of residual unrecrystallized region were large than 80-% for 34,4% thickness reduction. The results suggest that, in alloys with precipitates, the growth velocity has an important role in recrystallization kinetics. Some shortcomings of hardness measurements, as a tool to study recrystallization, were shown by comparison between the quantitative metallography and hardness measurements.

Embora haja grande exigência por restaurações estéticas livres de metal, restaurações metalocerâmicas, cujas subestruturas feitas com ligas de metais básicos, são procedimentos de rotina nos planejamentos restauradores protéticos. No entanto, a alta resistência ao desgaste destas ligas, caracterizada pela grande dificuldade de acabamento e polimento, tem sido associada à dureza, geralmente elevada. A proposta deste estudo foi avaliar resistência à abrasão e dureza de seis ligas de metais básicos (4 ligas de Ni-Cr, 1 liga de Co-Cr e 1 Ti comercialmente puro – 99,5% Ti) disponíveis comercialmente para uso com cerâmica. A resistência à abrasão foi determinada pela perda de peso dos corpos-de-prova, ao longo de 4 séries de ciclos de abrasão. A dureza Rockwell 30N também foi avaliada nos mesmos intervalos. Os dados foram analisados com o nível de significância a = 0,05. O teste de regressão e correlação da resistência à abrasão e dureza mostrou que para 3 ligas de Ni-Cr (Vera Bond, Vera Bond II e Wiron 99) a linha de regressão foi descendente, indicando que um aumento na dureza correspondeu a uma redução nos valores de perda de peso, enquanto para 1 liga de Ni-Cr (Neochrom) a linha de regressão foi ascendente, indicando um aumento nos valores de perda de peso, apesar de um aumento na dureza. Por outro lado, para a ligas de Co-Cr (New Ceram) e de titânio (Rematitan), os valores de perda de peso se mantiveram constantes. As ligas avaliadas tiveram baixos coeficientes de correlação entre resistência à abrasão e dureza. A análise metalográfica revelou particularidades que podem ter sido determinantes para as taxas de desgaste de cada material. Com exceção da liga de titânio, não houve mudanças metalográficas das ligas avaliadas, durante as séries de ciclos de abrasão. / In spite of the demand for metal free restorations, metal ceramic restorations using base metal alloys are routine in prosthodontics. Nevertheless, the high abrasion resistance of base metal alloys, characterized by difficulty in finishing and polishing, has been related to excessive hardness. The purpose of this study was to evaluate abrasion resistance and hardness of six base metal alloys (4 Ni-Cr alloys, 1 Co-Cr alloy and 1 commercially pure Ti alloy – 99.5% Ti) available commercially for use with fused porcelain. Abrasion resistance was determined by specimen weight loss along 4 series of abrasion cycles. The Rockwell 30N hardness was also determined in the same periods. Data were analyzed statistically with the level of significance set at a = 0.05. Regression and correlation analysis of abrasion resistance and hardness showed that for three Ni-Cr alloys (Vera Bond, Vera Bond II and Wiron 99) the regression lines descended indicating that an increase in hardness corresponded to a reduction in weight loss, whereas for one Ni-Cr alloy (Neochrom) the regression line ascended indicating an increase in weight loss in spite of an increase in hardness. On the other hand, for the Co-Cr alloy (New Ceram) and Ti (Rematitan), the weight loss remained constant. The alloys tested had low correlation coefficients between abrasion resistance and hardness. Microscopic analysis showed details that may have been determining for the weight loss rate of each material. With the exception of the titanium alloy, there were no metallographic changes of the alloys tested during the abrasion tests.