TESE (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T18:02:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 95654.pdf: 3986713 bytes, checksum: 11f5df9445f61a694a6c230de771dc95 (MD5) Previous issue date: 1993 / A presente tese trata da modelagem numérica do problema da solidificação de ligas metálicas. Procura-se enfocar o problema tanto do ponto de vista metalúrgico como do ponto de vista de engenharia e ciências térmicas. Inicialmente aspectos gerais associados aos mecanismos de transferência de calor e massa na solidificação são abordados e diferentes formulações são revistas e apresentadas de forma detalhada. Os modelos clássicos que possuem soluções analíticas são revisados e discutidos em detalhe, culminando com o método integral. Já no âmbito dos métodos numéricos são apresentadas e discutidas formulações para os problemas de Stefan e Neumann, tanto em temperatura como em entalpia. Também são abordadas formulações capazes de considerar o movimento da fase líquida. Após a análise de substâncias puras e ligas eutéticas, passa-se às ligas que solidificam ao longo de uma faixa de temperaturas. Visando ilustrar o problema da solidificação sob o ponto de vista metalúrgico, aspectos específicos neste contexto são explorados. A seguir é apresentado em forma detalhada um modelo que representa o estado da arte para a solidificação de misturas binárias. Limitações do modelo são apontadas, dentre as quais a hipótese simplificativa da existência de equilíbrio termodinâmico entre as fases, prejudicando um tratamento mais detalhado da interface.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-10-10Bitstream added on 2014-06-13T19:03:29Z : No. of bitstreams: 1 marins_em_dr_guara_prot.pdf: 7283473 bytes, checksum: 080948824f946973e97d101c513ae685 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Armas de fogo têm sido usadas em periódo dificeis da história, nos quais conflitos entre países têm ocorrido, ou no cotidiano cada vez amis violento das grandes cidades. Neste sentido, a blindagem de veículos, aeronaves e de pessoas é uma necessidade cada vez maior. Das cerâmicas utilizadas para esse fim, o carbeto de silício tem um excelente desempenho devido à alta dureza e baixa densidade. O objetivo desse trabalho é otimizar a manufatura de cerâmicas de carbeto de silício feitas de matéria prima nacional, caracterizá-las tanto quanto comparar suas características com aquelas de material importado, visando sua aplicação em blindagem balística pessoal ou de veículos leves. a fim de proporcionar independência tecnológica nessa área. Foram confeccionadas cerâmicas de carbeto de dilício de dois tipos de pós: um nacional Microservice e importado - H. C. Starck. As cerâmicas foram conformadas por prensagem uniaxial, seguida de prensagem isostática e sinterização com fase líquida, utilzando YAG como aditivo de sinterização. A caracterização das cerâmicas foir formada por: ensaios de flexão por quatro pontos, medidas de densidade, testes de dureza e ceramografia. As cerâmicas confeccionadas com o SiC H. C, Starck apresentaram maior densidade e maior resistência mecânica do que as demais. Enquanto que, as amostras nas quais o SIC da Microservice associado a 10% de YAG como aditivo foi usado, demostraram a mais alta homogeneidade e valores de resistência mecânica e dureza os mais próximos aos valores daquelas feitas com matéria-prima importada. Esses resultados mostram que é possível usar cerâmicas feitas com o SIC nacional para propósitos de blindagem balística. / Firearms have beem used either in hard periods of history, in which conflicts between countries have occurred, or in the everyday life of the large cities, wich are more and more violent. Thus, the protection of vehicles, aircraft and people is an increasing need. Among ceramics used for this purpose, silicon carbide has an excellent performane due to its high hardness and low density. The goal of this work is to optimize the manufacture of the silicon carbide ceramics made from Brazilian raw-materials, characteriza them as well as to compares their characteristics with those form imported raw-material, aiming their application in personnel or in light vehicles armor to provide technological independence in this field. Silicon carbide ceramics were made of two kinds of powders: Brazilian - Microservice and importe - H. C. Starck. The ceramics were shaped by uniaxial pressing, followed by isostatic pressing, and liquid phase sintering using YAG as an sintering additive. The characterization of the ceramics was consisted of the four-point flexural tests, measurements of density, hardness testsm and ceramography. The ceramics made of SIC H.C. Starck presentes higher density and higher mechanical resistance than the others. While the samples of ceramicsm in wich the SIC of Microservice and a 10-percent of YAG as an additive was used, presented the highest homogeneity and mechanical resistance and hardness values closets to the values from those made of importes raw-materials. These results show it is possible to use ceramics, made of Brazilian sources for ballistica armor purposes.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-09-03Bitstream added on 2014-06-13T20:04:24Z : No. of bitstreams: 1 baldissera_sc_dr_guara_prot.pdf: 12828080 bytes, checksum: 92f580d63d12b1909ff670e7cccf4175 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Ligas de Co-Cr-Mo tem tido boa aceitação na Odontologia como materiais de prótese. Na cavidade bucal estes materiais estão submetidos a efeitos simultâneos de esforços mecânicos e interação química. Durante o processo de fabricação de prótes, dusão, vazamento e resfriamento, ocorrem alteraçõesna microestrutura que podem afetar as propriedades mecânicas e resistência à corrosão. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da refundição por maçarico com resfriamento lento e por indução com resfriamento rápido em 4 ligas Co-Cr-Mo comerciais. Os parâmetros investigados foram a microestrutura após ataque eletroquímico, resistência química com imersão de amostras durante 12 meses em soro fisiológico a 37ºC e a resistência à corrosão através de medidas de parâmetros eletroquímicos utilizando as técnicas de medidas de potencial em circuito aberto, polarização potenciodinâmica, voltametria cíclica e impedância eletroquímica. Os resultados indiam que os processos de refundição provocam diminuição do caráter dendrítico, levando a uma estrutura heterogênea com aumento no teor de Cr e Mo na região interdendrítica. Todas as ligas liberam íons de cobalto, cromo e molibdênio em solução em proporções diferentes da composição química de liga, observando-se maior liberação para as ligas refundidas pelo método indução com resfriamento rápido. Todas as ligas apresentam uma extensa região de passividade e baixa densidade de corrente semelhante ao comportamento eletroquímico do metal cromo, indicando ser este o elemento responsável pela passivação das ligas. Análise de impedância indicam comoportamento típico de formação de filme passivador sendo interpretado em termos de uma dupla camada constituída de uma subcamada interna resistiva e uma subcamada externa porosa. / Co-Cr-Mo alloys have good acceptance as dental prosthesis material. In mouth cavity these materials are submitted to simultaneous effects of mechanical efforts and chemical interactions. Microstructure changes than can modiy the mechanical and chemical properties of prosthesis material can occur during the prosthesis fabrication process which involves recasting of its material. Recasting process Co-Cr-Mo alloy(induction (IND) or blowtorch (FLAME) the influence of upon corrosion behavior of four commercial Co-Cr-Mo dental alloys in simulated physiological serum has been investigated using chemical electrochemical techniques. The morphology of microstructure after electrochemical etching resistance on 12 months physiological serum at 37º C immersion and corrosion resistance were the parameters analyzed. Corrosion resistance was determined by electrochemical measurements technique as open circuit potential measurement, potentiodynamic polarizationo, cyclic voltammetryc and eletrochemical impedance measurement. Results show that Co-Cr-Mo alloy recasting by induction (IND) or by blowtorch (FLAME) produces a reduction on dendritic strucutres formation, obtaining a heterogeneous structure rich in Cr and Mo in interdendritic regions. All the four Co-Cr-Mo commercial alloys studied in this work release Co, Cr and Mo ions in physiological serum solution at different proportion. Alloys re-cast by induction procedure and quenched release more Co, Cr and Mo ions. These alloys present and extended region of passivity and lower current density, wich similar to Cr metal elctrochemical behavior, indicating that Cr is responsible for alloys passivation. Impedance analysis shows that the passive film formed is a double layred film with an inner resitive sub-layer and an external porous sub-layer.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-06-24T16:46:33Z No. of bitstreams: 1 2014_FelipedaCruzDias.pdf: 7012530 bytes, checksum: 58d8775074a3f43fe9ee02fdd9f14278 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-06-26T13:07:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_FelipedaCruzDias.pdf: 7012530 bytes, checksum: 58d8775074a3f43fe9ee02fdd9f14278 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-26T13:07:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_FelipedaCruzDias.pdf: 7012530 bytes, checksum: 58d8775074a3f43fe9ee02fdd9f14278 (MD5) / Titânio e suas ligas são conhecidos por apresentarem excelentes propriedades mecânicas e inúmeras possibilidades de utilização de acordo com sua composição. Entretanto a baixa resistência ao desgaste restringe o uso de ligas de titânio em atividades que envolvam abrasão. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da deposição de filmes finos de TiN e ZrN multicamadas na resistência ao desgaste microabrasivo da liga Ti-40Zr obtida por metalurgia do pó. Os filmes foram obtidos por deposição física de vapores por feixe de elétrons, com três diferentes configurações: Ti/TiN, Ti/TiN/ZrN e Ti/TiN/ZrN/TiN. Ensaios de desgaste microabrasivo por esfera livre foram realizados com duas diferentes suspensões abrasivas: uma à base de carbeto de silício, com concentração volumétrica de 0,20 e outra à base de sílica, com concentração volumétrica de 0,23. Foram estudados também 5 diferentes modelos de equações de desgaste com intuito de verificar o que melhor se ajusta com os resultados obtidos experimentalmente, a partir dos coeficientes de determinação e correlação. Foram realizadas caracterizações por meio de ensaio de riscamento, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia confocal a laser e microscopia de força atômica. Dentre os abrasivos utilizados, o carbeto de silício apresentou maior coeficiente de desgaste para todas as amostras em função de sua maior dureza e tamanho de partículas. Os coeficientes de desgaste revelaram que todas as amostras revestidas tiveram desempenho superior quando comparadas à amostra sem revestimento, independente do abrasivo utilizado: redução de 69% e 66% para amostras revestidas com TiN, 64% e 64% para amostras revestidas com TiN/ZrN e 59% e 19% para amostras revestidas com TiN/ZrN/TiN, para os abrasivos SiC e SiO2, respectivamente. Dentre os modelos usados para determinação dos coeficientes, os de Archard e Allspopp apresentaram maiores valores nos coeficientes de determinação e correlação, demonstrando melhor ajuste aos dados obtidos experimentalmente. A microscopia de força atômica não revelou correlação entre a rugosidade do filme e sua resistência ao desgaste, evidenciando todavia, uma dependência entre a rugosidade e o tipo de filme. O teste de riscamento analisado pela microscopia confocal a laser demonstrou que a deposição das multicamadas gerou baixa adesão entre as mesmas, tornando-as mais suscetíveis à delaminação com o incremento no número de camadas e, como consequência, redução da resistência ao desgaste. A dissimilaridade composicional entre os filmes TiN e ZrN pode ter gerado tensões residuais durante a deposição, causando delaminação entre os mesmos. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Titanium and their alloys are known to have excellent mechanical properties and numerous possibilities of use, according to their composition. However, the lower wear resistance restricts the use of titanium alloys in activities involving abrasion. The aim of this work was evaluate the influence of thin films deposition of TiN and ZrN multilayers in micro-abrasive wear resistance of Ti-40Zr alloy, obtained by powder metallurgy. The thin films were obtained by physical vapor deposition, by electron beam, with three different settings: Ti/TiN, Ti/TiN/ZrN e Ti/TiN/ZrN/TiN. Free ball micro-abrasive wear tests were performed with two different abrasive slurries: a silicon carbide-based, with volumetric concentration of 0,20 and the other silica-based, with volumetric concentration of 0,23. Moreover, 05 different models of wear equations in order to verify which best fits with the results obtained experimentally, from the determination and correlation coefficients. Characterizations were performed by scratching test, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, confocal laser microscopy and atomic force microscopy. Among abrasive used, silicon carbide showed higher wear coefficient for all samples due their greater hardness and size of particles. The wear coefficients revealed that all coated samples exhibited superior performance when compared to the uncoated sample, regardless of the abrasive used: reduction of 69% and 66% for samples coated with TiN, 64% and 64% for samples coated with TiN/ZrN and 59% and 19% for samples coated with TiN/ZrN/TiN, to SiO2 and SiC abrasives, respectively. Among the models used to determine the coefficients, Archard and Allspopp presented higher values in the determination and correlation coefficients, and shows a better fit to the data obtained experimentally. Atomic force microscopy revealed no correlation between the roughness of the film and its wear resistance, showing however, a dependency between the roughness and the type of film. The scratching test analyzed by confocal laser microscopy showed that the multilayer deposition produced low adherence between the layers, making them more susceptible to delamination by increasing the number of layers and, consequently, reduced wear resistance. The compositional dissimilarity between the TiN and ZrN films may have generated residual stresses during the deposition, causing delamination between them.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-09-30T20:03:06Z No. of bitstreams: 1 2016_PauloXimenesAragãoFilho.pdf: 2617226 bytes, checksum: 16295bbe4af8f892d0cd1306b5763f24 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-10-14T18:11:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_PauloXimenesAragãoFilho.pdf: 2617226 bytes, checksum: 16295bbe4af8f892d0cd1306b5763f24 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-14T18:11:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_PauloXimenesAragãoFilho.pdf: 2617226 bytes, checksum: 16295bbe4af8f892d0cd1306b5763f24 (MD5) / O atual cenário industrial, principalmente dos setores aeroespacial, aeronáutico e de transportes de um modo em geral, vem exigindo materiais mais leves e resistentes, assim como, mais estáveis térmica e quimicamente, exigências estas que não são atendidas com a aplicação isolada de ligas metálicas, materiais poliméricos ou cerâmicos. Tal exigência de combinação de propriedades direciona para a utilização de materiais compósitos. No que diz respeito, em especial, aos compósitos reforçados por partículas, sabe-se que a distribuição homogênea do reforço na fase matriz é condição essencial e indispensável para se alcançar a melhoria das propriedades mecânicas, condição esta que é atingida de maneira mais eficiente através de técnicas de metalurgia do pó (MP) e sinterização. Diante disso, o presente trabalho tem como foco principal o estudo do desenvolvimento e fabricação de compósitos de matriz metálica da liga de Alumínio AA6061 reforçada com diferentes teores de escória particulada de alto forno a carvão vegetal através da técnica de metalurgia do pó, com a finalidade de aprimorar as propriedades mecânicas do material da matriz. Inicialmente foram realizadas as caracterizações química e morfológica dos pós da liga de alumínio e da escória isoladamente. Em seguida, amostras do compósito foram preparadas nos teores de 5, 10, 15, 20, 25 e 30% (em peso). Após a mistura dos constituintes, amostras dos materiais foram compactadas uniaxialmente com pressão de compactação de 500 MPa em molde metálico e submetidas a sinterização com 550 °C e tempo de permanência de 240min em atmosfera inerte. Depois de consolidadas, foi realizada a preparação metalográfica para posterior medição da dureza e análise em microscopia eletrônica de varredura. Medidas da densidade antes e após a sinterização foram realizadas pelo método geométrico. Apesar da dureza ser considerada uma propriedade pontual e apresentar algumas limitações com relação aos seus processos de medição, foi possível verificar através dos resultados obtidos um incremento desta propriedade com o acréscimo de escória de alto forno para teores de até 20%, sem, no entanto, provocar alterações significativas na densidade do compósito em relação ao material da matriz obtida pelo processo de metalurgia do pó. Para os teores de escória 25 e 30%, houve uma queda nos valores da dureza acompanhada de uma redução na densidade do compósito, indicando que para estes teores a sinterização da liga de alumínio pode ter sido prejudicada. No entanto, de um modo geral, foi possível verificar a presença de uma certa quantidade de poros no material, o que pode justificar os valores relativamente baixos de densidade e dureza encontrados, quando comparados com a densidade da liga de alumínio AA 6061 obtida por fusão. Tais resultados indicam que houve algum problema na sinterização que pode ter sido causado por ineficiência do processo de compactação, baixa temperatura de sinterização ou oxidação prévia das partículas da liga de alumínio devido ao acondicionamento da mesma. A distribuição de partículas de escória verificada através de microscopia indicou que o processo de mistura dos pós se mostrou eficiente, apresentando uma distribuição relativamente uniforme. Finalmente, podemos concluir que é possível obter o compósito de liga de alumínio AA 6061 reforçado com partículas de escória de alto forno a carvão vegetal pelo processo de metalurgia do pó, conferindo uma aplicação estrutural na indústria metal-mecânica a um subproduto da aciaria. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The current industrial scenario, especially the aerospace, aeronautical and transportation, in a way generally has demanded lighter and resistant materials, as well as with more thermal and chemical stability which are not met with the isolated application of metal alloys, polymer or ceramic materials. This requirement directs combination of properties for use in composite materials. With regard, in particular to composites reinforced by particles, it is known that a homogeneous distribution of the reinforcement in the matrix phase is essential and indispensable condition for achieving improved mechanical properties, a condition that is attained more efficiently by powder metallurgy techniques (MP) and sintering. Therefore, this paper focuses primarily on the study of the development and manufacture of metal matrix composite AA6061 aluminum alloy reinforced with different particulate slag content of blast furnace charcoal by powder metallurgy technique, in order to improve the mechanical properties of the matrix material. Initially were carried out chemical and morphological characterization of powders of aluminum alloy and slag singly. Then, composite samples were prepared at concentrations of 5, 10, 15, 20, 25 and 30% (by weight). After mixing of the constituents of the material, the samples were uniaxially compacted with a compaction pressure of 500 MPa in a metallic mold and subjected to sintering to 550 ° C and 240min residence time in an inert atmosphere. Once consolidated, the metallographic preparation for subsequent hardness measurement and analysis in scanning electron microscopy was performed. Density measurements before and after sintering were performed by the geometric method. Despite the hardness be considered a punctual property and have some limitations with respect to their measurement processes, it was verified by the results of an increase of this property with addition the blast furnace slag to levels of up to 20%, without, however, causing significant changes in the composite density relative to the matrix material obtained by powder metallurgy process. For the slag content 25 and 30%, there was a decrease in the values of hardness accompanied by a reduction in the density of the composite, indicating that, at these levels sintering of the aluminum alloy it may have been impaired. However, generally, it was possible to verify the presence of a certain amount of pores in the material, which may justify the relatively low values of density and hardness found when compared with the density of the AA 6061 aluminum alloy obtained by melting. These results indicate that there was some problem in sintering which may have been caused by inefficiency of the compaction process, low sintering temperature or prior oxidation of aluminum alloy particles due to packaging thereof. The distribution of slag particles checked by microscopy indicated that the blend of powders was efficient process, having a relatively uniform distribution. Finally, we can conclude that it is possible to obtain the aluminum alloy AA 6061 composite reinforced with blast furnace slag particles charcoal by powder metallurgy process, giving a structural application in the metal industry a byproduct of steelmaking.

Orientador: Prof. Dr. Dante H. Mosca / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 29/06/2016 / Inclui referências : f. 130-138 / Resumo: Neste trabalho são descritos diversos tipos de análises morfológicas, composicionais, estruturais e magnéticas de filmes finos de espessura nanométrica de ligas Ni-Mn-Ga ferromagnéticas preparadas pela técnica de epitaxia de feixe molecular sobre substratos comerciais de GaAs(111)B e InAlAs/AlAs/GaAs(001), além de nanomembranas desses filmes obtidas por processos de microfabricação usando técnicas de litografia. As ligas Ni-Mn-Ga estudadas possuem estequiometrias onde as proporções Ni:Mn:Ga foram mantidas próximas de 2:1:1 e 1:1:1. A Análise composicional dos filmes finos e o monitoramento da evolução da morfologia foi realizada in situ por espectroscopia de fotoelétrons e de difração de elétrons de alta energia refletidos, respectivamente. Em casos específicos a análise composicional foi realizada ex situ. A investigação da estrutura cristalina foi realizada ex situ por difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão. A morfologia dos filmes foi estudada por microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de varredura. Sobre os substratos de GaAs(111) foram estudados filmes finos com três estequiometrias. A primeira delas é a liga (????,????)2???? com espessura estimada em 10 nm. Esses filmes apresentam estrutura cristalina hexagonal com razão ??/?? = 1,27. As relações de epitaxia entre a liga e o GaA (111) encontradas no plano e fora do plano dos filmes foram (1¯10)(????,????)2???? (1¯10) ???????? e (0002)(????,????)2????(0002)????????. A temperatura ambiente, os filmes são ferromagnéticos com alta anisotropia de magnetização de saturação???? abaixo de 50 K. A segunda composição sobre GaAs(111) é a liga ????1,92????1,16????0,92, que apresenta estrutura cristalina cúbica com parâmetro de rede ??=5,88 Å e são altamente texturizada na direção [110], satisfazendo assim a relação (110)????1,92????1,16????0,92//(110)????????. Esses filmes finos são ferromagnéticos a temperatura ambiente com ???? ? 450?? e transformação martensítica ???? ? 180??, sendo também observada anomalia na magnetização nas medidas MxT o que sugere a transformação pré-martensítica com ???? ? 285??. Filmes finos da liga ????2.8????0.6????.6 com 40 nm foram crescidos sobre GaAs (111) e GaAs (001). Esses filmes apresentam estrutura cristalina tetragonal e caráter policristalino com razão ??/?? igual a 1,90 e 2,01 para os substratos de GaAs (111) e GaAs (001), respectivamente. A temperatura ambiente os filmes finos apresentam fraco comportamento ferromagnético com temperatura de Curie ???? em torno de 320 K. Foi observado que a temperatura de transição martensítica ???? coincide com a temperatura de Curie e a anisotropia magnetocristalina é forte à 10 K. Os filmes crescidos sobre InAlAs/AlAs/GaAs(001) com 30 nm de espessura foram submetidos ao processo de litografia e remoção seletiva da camada de sacrifício de AlAs, obtendo-se assim membranas com espessura nanométrica que se enrolam conforme o grau de tensão mecânica residual, formando rolos com diâmetro de 5 ???? e comprimento de alguns milímetros (limitado apenas pelo tamanho da amostra). A caracterização estrutural por microscopia eletrônica de transmissão mostrou que após a formação das membranas ocorre a relaxação da estrutura cristalina ocasionando a diminuição dos parâmetros de rede. A caracterização magnética das nanomembranas mostrou que a anisotropia magnetocristalina, antes forte nos filmes finos, desaparece devido ao efeito de relaxação da tensão residual dos filmes. Além do interesse científico das propriedades e comportamentos físicos dessas ligas ferromagnéticas na escala nanométrica, os resultados obtidos estabelecem bases concretas para o desenvolvimento de nanodispositivos sensores e atuadores com funcionalidades termomagnéticas e magnetomecânicos com geometria bi e tridimensional / Abstract: In this thesis we studied thin films of Ni-Mn-Ga based alloys in three different compositions grown on GaAs(111) and InAlAs/AlAs/GaAs(001) substrates by molecular beam epitaxy. Moreover, rolled- up nanomembranes of Ni-Mn-Ga thin films were microfabricated on GaAs(001) using lithograph methods and subsequently released by etching. Standard ex situ investigations for both, thin films and rolled-up structures, were performed by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, atomic force microscopy and vibrating sample magnetometer. In situ characterization was carried out by reflection high-energy electron diffraction during the substrate preparation and thin films growth and post-growth by X-ray photoelectron spectroscopy. The first alloy studied was (????,????)2????/GaAs(111) 10 nm film thickness. Structural characterization show hexagonal crystalline structure and ??/?? ratio of 1,27. Beside that, in-plane and out-of-plane epitaxial relationship are (1¯10)(????,????)2???? (1¯10) ???????? and (0002)(????,????)2????(0002)????????, respectively. Thin films are ferromagnetic at room temperature, exhibiting anomalous saturation magnetization below 50 K. Increasing Ni concentration, the second composition examined was ????1,9????1,2????0,9. Structural investigations show high (110)-textured thin films with martensite structure (??21) at room temperature and lattice constant ?? = 5.88 Å. In addition, epitaxial relationship out-of-plane it is (110)????1,9????1,2????0,9//(110)????????. Magnetic characterization shows weak magnetic behavior at room temperature and Curie temperature of 450 K, suggesting martensitic transformation at ?180 K, which were estimated from FC-ZFC magnetization. Ni rich ????2.8????0.6????.6 thin films were grown on GaAs(111) and GaAs(100) with thickness of 40 nm. X-ray diffraction and transmission electron microscopy revel polycrystalline thin films indicating ??/?? ratio of 1.90 and 2.01 for films grown on both substrates, e.g GaAs (111) and GaAs(001), respectively. At room temperature thin films exhibit weak hysteresis loops with Curie temperature of ?320 K. An interesting result is simultaneous occurrence of first-order martensite transformation and paramagnetic/ferromagnetic transition (?320 K). In the last chapter is shown the rolled-up structures prepared on InAlAs/AlAs/GaAs(001) from ferromagnetic thin films with 30 nm of thickness. Morphological analysis show rolled-up structures with a typical diameter of 5 ????. After roll-up compressive relaxation takes place decreasing the lattice parameters ?? and ??. Magnetic behavior it is drastically affected by crystalline structure evolution. The hysteresis loops in-plane fit with the out-of-plane loop showing low magnetocrystalline anisotropy after the nanomembranes roll-up into tubular geometry.

Orientador: Profª. Drª. Cláudia Eliana Bruno Marino / Coorientador: Profª. Drª. Neide Kazue Kuromoto / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 02/12/2015 / Inclui referências : f. 101-114 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: As ligas de Titânio-Nióbio são bastante pesquisadas para aplicações biomédicas por apresentarem alta biocompatibilidade e excelentes propriedades mecânicas para aplicações biomédicas. Estudos em ligas de Ti-Nb com variação no teor de Nióbio (~5-35 m/m%) mostraram uma tendência ao aumento da dureza e diminuição do módulo de elasticidade ao se aumentar o teor de Nióbio nas ligas. No que diz respeito à estabilidade físico-química, as ligas Ti-Nb costumam manter as propriedades do metal Titânio, o qual é altamente resistente à corrosão em meios agressivos devido ao óxido estável espontâneo (TiO2) formado na superfície. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a resistência à corrosão e caracterização superficial dos biomateriais Ti e Nb comercialmente puros e da liga metalúrgica Ti-40Nb em solução de sangue artificial. A microestrutura dos biomateriais foi analisada utilizando-se microscópio óptico e pela técnica de difração de raios X. Nanoidentação instrumentada e dureza Vickers foram utilizadas para avaliar as propriedades mecânicas. Para se estudar a estabilidade termodinâmica dos biomateriais foi utilizada a técnica de potencial de circuito aberto e a resistência à corrosão por medidas potenciodinâmicas e de espectroscopia de impedância eletroquímica. As imagens de microscopia óptica e os difratogramas de raios X mostraram a presença das fases ?'' (ortorrômbica), ? (cubica de corpo centrado) e ? (hexagonal) na liga Ti-40Nb. Já os resultados eletroquímicos indicaram que a liga Ti-40Nb possui resistência à corrosão elevada, boa estabilidade termodinâmica sendo o potencial de circuito aberto em torno de -485 mV (Ti: -131 mV). A liga se manteve eletroquimicamente estável em condições potenciodinâmicas com potenciais inicial e final de -1,0 a +2,0 V(SCE), respectivamente, sob baixas densidades de corrente (~?A/cm2) e sem apresentar histerese, o que caracteriza um processo de dissolução/corrosão. Quanto às propriedades mecânicas, a liga apresentou microdureza em torno de 157 HV (Ti: 177 HV) e módulo de elasticidade de ~78 GPa (Ti: 110 GPa). Os resultados obtidos mostraram que esta liga específica tem potencial para ser usada em aplicações biomédicas / Abstract: The Ti-Nb alloys are widely studied for biomedical applications due to their high biocompatibility and excellent mechanical properties for biomedical applications. Studies of Ti-Nb alloy with variation in the Nb content (~5-35 m/m.%) demonstrated a tendency of increase of hardness and decrease of elastic modulus with increasing Nb content. Regarding the physical-chemical stability, Ti-Nb alloy maintains the properties of Ti metal which is highly resistant to corrosion in aggressive media due to a spontaneous stable oxide (TiO2) formed on the surface. The objective of this study was the analysis of corrosion resistance and surface characterization of commercially pure Ti biomaterial and metallic Ti-40Nb alloy in artificial blood. The microstructures of biomaterials were analysed using optical microscope and by X-ray diffraction technique. Instrumented nanoindentation and Vickers hardness were used to evaluate the mechanical properties. To study the thermodynamic stability it was used the open circuit potential technique and the corrosion resistance by potentiodynamic measure and electrochemical impedance spectroscopy. The optical microscopy images and X-ray spectra showed the presence of ƒ¿ff (orthorhombic), ƒÀ (body centered cubic) and ƒÖ (hexagonal) phases in the Ti-40Nb alloy. The electrochemical results indicated that the Ti-40Nb alloy has high corrosion resistance and good thermodynamic stability with open circuit potential of around -485 mV (Ti: -131 mV) and the alloy remained electrochemically stable in potentiodynamic conditions with initial and final potentials of -1.0 V to +2.0 Vsce, respectively in low current densities (~ƒÊA/cm2) with absence of hysteresis, wich characterize a corrosion/dissolution process. About the mechanical properties, the Ti-Nb alloy hardness was around 157 HV (Ti: 176HV) and the elastic modulus ~78 GPa (Ti: 100 GPa). The results obtained showed that this specific alloy has potential to be used in biomedical applications.

Orientador : Profª. Drª. Cláudia E. B. Marino / Co-orientador: Dr. Nério Vicente Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 25/02/2016 / Inclui referências : f. 106-112 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: A liga de Titânio Ti-6Al-4V é um material muito utilizado em aplicações biomédicas devido à excelente resistência à corrosão, elevada relação resistência mecânica-peso e excelente biocompatibilidade. Nos últimos anos, pesquisas têm mostrado grande avanço no aumento tanto da resistência mecânica quanto da ductilidade do material, através da obtenção de uma microestrutura harmônica. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma microestrutura harmônica da liga Ti-6Al-4V produzida pela moagem mecânica e SPS de pós pré-ligados e atomizados à gás de Ti-6Al-4V. As partículas do pó possuem diâmetro inferior a 200 ?m e geometria esférica. O processo de moagem mecânica foi realizado num moinho de tipo planetário no qual foram otimizados os parâmetros de moagem. Ciclos de sinterização foram realizados a temperaturas compreendidas entre 600 e 1000°C, durante 10 minutos sob 50 MPa de pressão de compactação. As amostras sinterizadas apresentaram aproximadamente 5 mm de altura e 20 mm de diâmetro. As caracterizações das amostras foram realizadas através da análise de densidade por princípio de Arquimedes, dureza Vickers e Rockwell C, microestrutura por microscopia óptica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), análise das fases por Difração de Raios x e análise química por meio da técnica de Espectroscopia de Energia Dispersiva. Os resultados mostraram que é possível obter uma estrutura harmônica, semelhante à descrita na literatura utilizando pós-obtidos pelo Processo de Eletrodo Rotatório em Plasma. Altos valores de densificação foram alcançados (99,1 %) a menores temperaturas de sinterização (800°C) e a liga Ti-6Al-4V sintetizada via SPS apresentou maiores valores de dureza do que a liga Ti-6Al-4V comercial. A composição química dos elementos Titânio, Alumínio, Vanádio, Carbono, Oxigênio, Nitrogênio e Hidrogênio estão dentro dos limites estipulados pela norma ASTM B998-13. Dessa forma, o material estudado apresentou características e propriedades que permitiram a sua utilização como implante ortopédico. / Abstract:The Ti-6Al-4V material is a very well recognized titanium alloy established in the biomedical applications due to great corrosion resistance, high strength-to-weight ratio and excellent biocompatibility. In recent years, researches have shown great achievement on increasing both mechanical resistance and ductility by creating Ti-6Al-4V harmonic microstructure using Mechanical Ball Milling (MBM) and Spark Plasma Sintering (SPS) of Plasma Rotating Electrode Process (PREP) powders. This work reports the successful development of a Ti-6Al-4V harmonic microstructure produced by MBM and SPS of pre-alloyed Gas Atomized Powders (GAP). Ti-6Al-4V powder had particles with diameter under 200 ?m and spherical geometry since it was processed by gas atomization. The MBM process was carried out in a planetary type. Sintering cycles were carried out at temperatures between 600 and 1000 °C, dwell time of 10 minutes, 50 MPa of compaction pressure. Sintered samples size had 5 mm in height and 20 mm in diameter. The characterization of materials were performed by analysis of density by Archimedes principle, Vicker's and Rockwell C hardness and the microstructure analysis by Optical Microscopy (MO) and Scanning Electronic Microscopy (SEM), phase analysis by X-Ray Diffraction and chemical analysis by Energy Dispersive Spectroscopy. The results showed that is possible to obtain a harmonic structure, similar of the described in the literature using PREP powders. High densification values were obtained (99.1%) at low sintering temperature (800°C) and sintered Ti-6Al-4V showed higher hardness than commercial Ti-6Al-4V alloy. The chemical composition of the elements Titanium, Aluminum, Vanadium, Carbon, Oxygen, Nitrogen and Hydrogen are within the limits stipulated by the standardASTM B998-13. Thus, the material has properties and characteristics that enable their use as orthopedic implants.

O presente trabalho apresenta um estudo para viabilizar a aplicação do tratamento duplex de nitretação e pós-oxidação a plasma como forma de incrementar a resistência à corrosão de aços-carbono. A influência da microestrutura, distribuição de fases cristalinas e composição química no comportamento à corrosão do material foram avaliadas, e o papel do teor de inclusões foi analisado. O estudo das fases cristalinas presentes foi realizado pela técnica de difração de raios X (DRX). A morfologia e a espessura das camadas foram avaliadas por microscopia eletrônica por varredura (MEV). As análises da composição química na superfície e em seção transversal foram determinadas por espectroscopia de descarga luminescente de emissão ótica (GD-OES) e espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDS). Duas técnicas complementares de avaliação da resistência à corrosão, polarização potenciodinâmica cíclica (PPC) e névoa salina foram realizadas, sendo que a segunda é a técnica utilizada como referência pela indústria. O tratamento de pós-oxidação formou apenas a fase magnetita, desejável por possuir melhores propriedades mecânicas frente a hematita. Parâmetros de 90 min a 480°C de pós-oxidação apresentaram as melhores características da camada externa de óxidos em termos microestruturais devido à alta homogeneidade e ausência de defeitos. Os ensaios de PPC corroboraram que este tipo de microestrutura apresenta a maior resistência à corrosão. Em névoa salina não houve reprodutibilidade de resultados, e novas análises indicaram a presença de inclusões de sulfeto de manganês (MnS) danificando a camada oxidada. Calculou-se o nível de severidade das amostras seguindo a norma ASTM E-45 e esse valor foi relacionado com o tempo de resistência à corrosão no ensaio de névoa salina. Se o nível de severidade do aço 1045 for menor que 2, pode-se substituir a aplicação de cromo-duro industrial pelo processo de nitretação e / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-24T11:57:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Stevan Scussel Tomiello.pdf: 3563664 bytes, checksum: e73207f9349ddb3ce328ab8b678e9620 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-24T11:57:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Stevan Scussel Tomiello.pdf: 3563664 bytes, checksum: e73207f9349ddb3ce328ab8b678e9620 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This paper presents a study to facilitate the application of duplex treatment of nitriding and post oxidation plasma as a way of enhancing the corrosion resistance of carbon steel. The influence of microstructure, phase distribution and chemical composition of crystalline corrosion behavior of the material were evaluated, and the role of inclusions content was analyzed. The study of the crystalline phases present was determined by means of X-ray diffraction (XRD). The morphology and thickness of the layers was evaluated by scanning electron microscopy (SEM). Analyzes of chemical composition on the surface and cross section were determined by spectroscopy of glow discharge optical emission (GD-OES) spectroscopy and X-ray energy dispersive (EDS). Two complementary techniques for evaluation of corrosion resistance, cyclic potentiodynamic polarization (CPP) and salt spray were performed, being the second is the technique used by the industry for reference. The treatment of post-oxidation was formed only the stage magnetite desirable to have improved mechanical properties compared to hematite. Parameters for 90 minutes at 480°C of post-oxidation provided the best characteristics of the outer layer in terms of oxide microstructural uniformity and high due to the absence of defects. PPC Tests corroborate this type of microstructure has the highest corrosion resistance. In salt spray there was no reproducible results, and further analysis indicated the presence of inclusions of manganese sulfide (MnS) damaging the oxidized layer. We calculated the severity level of the samples according to ASTM E-45 and this value was related with the time of corrosion resistance in salt spray test. If the level of severity of the 1045 steel is less than 2, one can replace the application of the industrial hard chromium by nitriding and post-oxidizing plasma process proposed, in regard to corrosion resistance.

Resumo: Armas de fogo têm sido usadas em periódo dificeis da história, nos quais conflitos entre países têm ocorrido, ou no cotidiano cada vez amis violento das grandes cidades. Neste sentido, a blindagem de veículos, aeronaves e de pessoas é uma necessidade cada vez maior. Das cerâmicas utilizadas para esse fim, o carbeto de silício tem um excelente desempenho devido à alta dureza e baixa densidade. O objetivo desse trabalho é otimizar a manufatura de cerâmicas de carbeto de silício feitas de matéria prima nacional, caracterizá-las tanto quanto comparar suas características com aquelas de material importado, visando sua aplicação em blindagem balística pessoal ou de veículos leves. a fim de proporcionar independência tecnológica nessa área. Foram confeccionadas cerâmicas de carbeto de dilício de dois tipos de pós: um nacional Microservice e importado - H. C. Starck. As cerâmicas foram conformadas por prensagem uniaxial, seguida de prensagem isostática e sinterização com fase líquida, utilzando YAG como aditivo de sinterização. A caracterização das cerâmicas foir formada por: ensaios de flexão por quatro pontos, medidas de densidade, testes de dureza e ceramografia. As cerâmicas confeccionadas com o SiC H. C, Starck apresentaram maior densidade e maior resistência mecânica do que as demais. Enquanto que, as amostras nas quais o SIC da Microservice associado a 10% de YAG como aditivo foi usado, demostraram a mais alta homogeneidade e valores de resistência mecânica e dureza os mais próximos aos valores daquelas feitas com matéria-prima importada. Esses resultados mostram que é possível usar cerâmicas feitas com o SIC nacional para propósitos de blindagem balística. / Abstract: Firearms have beem used either in hard periods of history, in which conflicts between countries have occurred, or in the everyday life of the large cities, wich are more and more violent. Thus, the protection of vehicles, aircraft and people is an increasing need. Among ceramics used for this purpose, silicon carbide has an excellent performane due to its high hardness and low density. The goal of this work is to optimize the manufacture of the silicon carbide ceramics made from Brazilian raw-materials, characteriza them as well as to compares their characteristics with those form imported raw-material, aiming their application in personnel or in light vehicles armor to provide technological independence in this field. Silicon carbide ceramics were made of two kinds of powders: Brazilian - Microservice and importe - H. C. Starck. The ceramics were shaped by uniaxial pressing, followed by isostatic pressing, and liquid phase sintering using YAG as an sintering additive. The characterization of the ceramics was consisted of the four-point flexural tests, measurements of density, hardness testsm and ceramography. The ceramics made of SIC H.C. Starck presentes higher density and higher mechanical resistance than the others. While the samples of ceramicsm in wich the SIC of Microservice and a 10-percent of YAG as an additive was used, presented the highest homogeneity and mechanical resistance and hardness values closets to the values from those made of importes raw-materials. These results show it is possible to use ceramics, made of Brazilian sources for ballistica armor purposes. / Orientador: Elson de Campos / Coorientador: Demétrio Bastos Neto / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Francisco Cristovão L. de Melo / Banca: Gustavo Pain Valença / Banca: Olivério Moreira de Macedo Silva / Doutor