As superligas à base de cobalto são bem conhecidas por sua excelente resistência ao desgaste. Muitas pesquisas reportadas na literatura abordam o comportamento do desgaste destas ligas, seja no desgaste por deslizamento, erosivo ou abrasivo. Não obstante, o desgaste microabrasivo destas ligas não tem sido muito investigado, apesar dos danos causados por este tipo de solicitação. O comportamento do desgaste microabrasivo de três superligas à base de cobalto: a) 48% Co, 29 %Cr, 19 % Fe; b) uma liga com composição química próxima à da liga comercial Tribaloy T400 (Co 56 %, Cr 8.5%, Mo 29% Si 3.3 %) e c) uma liga com composição próxima à da liga comercial Stellite 6 (Co 64%, Cr 24 %, W 4.2 %, C 2,3%) foram investigadas. Os ensaios de microabrasão foram conduzidos com três abrasivos SiO2, Al2O3, e SiC em suspensão em água destilada, com concentração de 0,1 g/cm3. A carga aplicada foi de 0,3 N, a velocidade angular 20 rpm e a distância total de deslizamento, 48 metros. A análise das superfícies desgastadas por microscopia óptica, eletrônica de varredura e por perfilometria de contato mostraram que o tamanho, forma e dureza dos abrasivos podem influenciar significativamente os coeficientes de desgaste. Os ensaios conduzidos com partículas abrasivas de SiC e Al2O3 apresentaram maiores coeficientes de desgaste que os conduzidos com partículas de SiO2. A Liga Co-Cr-Fe mostrou os maiores coeficientes de desgaste quando comparada com as demais ligas, devido à baixa fração volumétrica de partículas de segunda fase, duras, precipitadas em sua microestrutura. Durante os ensaios, as três ligas, ensaiadas com os três diferentes abrasivos, apresentaram coeficientes de desgaste crescentes com o aumento da dureza do abrasivo; observou-se uma variação linear dos coeficientes de desgaste com a razão entre a dureza do abrasivo (Ha) e a dureza composta da liga (Hs), com R2 = 0.74. O micromecanismo dominante em todos os ensaios foi o desgaste abrasivo a dois corpos (grooving wear). A liga com composição próxima à da liga comercial Tribaloy T400, contendo fases de Laves dispersas em sua microestrutura, apresentou uma transição de micromecanismo de desgaste dúctil para frágil, quando submetida a ensaios com partículas abrasivas de Al2O3. Assim sendo, o volume de material removido nesta liga foi ligeiramente maior que o observado no ensaio com partículas de SiC. Na liga contendo baixa fração volumétrica de partículas de segunda fase, com matriz constituída por Co (CFC), observou-se uma camada subsuperficial nanocristalina de aproximadamente 1 µm de espessura, severamente deformada, imediatamente abaixo da superfície desgastada. Concluiu-se que o desgaste microabrasivo induziu a recristalização a frio do material encruado, com formação de grãos equiaxiais de dimensões nanométricas. / Cobalt alloys are well known for their excellent wear resistance. Many investigations are reported in literature related to the behavior of erosive, abrasive or sliding wear of these alloys. Nevertheless, the micro-abrasive wear of these alloys has not been thoroughly investigated, despite the damage caused by this type of wear. The microabrasive wear behavior of three cobalt alloys: a) 48 wt.% Co, 29 wt.% Cr, 19 wt.% Fe; b) an alloy with chemical composition close to Tribaloy T400 (56 wt.% Co, 8.5 wt.% Cr, 29% wt. Mo, 3.3 wt. %Si) and c) an alloy with chemical composition close to Stellite 6 (64wt.% Co 24 wt.% Cr, 4.2 wt.% W, 2,3 wt.% C were investigated. The tests were carried out using three 0,1 g/cm3 slurries composed by SiO2, Al2O3, and SiC particles, in suspension in distilled water. The applied load was 0.3 N, the rotational speed 20 rpm and the total sliding distance 48 m. Analysis of the worn surfaces of the tested alloys by Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy and Contact Stylus Profilometry showed that abrasive size, shape and hardness could significantly influence the wear coefficients. The tests carried out with SiC and Al2O3 slurries resulted in greater wear rates than those carried out in SiO2 slurry. Stellite 250, showed the greatest wear coefficient, compared to the two other experimental alloys, due to a very low volume fraction of hard second phase particles in the microstructure. Wear coefficients decreased with increasing abrasive particles hardness. An approximate linear correlation with the ratio between the hardness of the abrasives (Ha) and the compound hardness of the alloys (Ha) with a correlation factor R2= 0.74. The dominant wear micromechanism observed in all tests was two-body abrasion (grooving wear). The modified T400 alloy, containing Laves phase showed a transition from ductile to brittle wear mechanisms when testing with alumina slurries. The worn volume was slightly greater than the one observed with SiC. A severely deformed nanocrystalline layer was identified, immediately below the worn surface. It was concluded that cold recrystallization of the work-hardened material occurred, with the formation of nano sized equiaxed grains.

Orientador: Prof. Dr. Humberto Naoyuki Yoshimura / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / O objetivo deste trabalho foi estudar a técnica de processamento superficial por atrito de pino não-consumível (friction stir processing) em uma liga de alumínio-silício aplicada a pistões automotivos visando aumentar a resistência mecânica para operação dos componentes em condições mais severas de carregamentos térmicos e mecânicos. Também foi investigado o potencial para obtenção de um compósito superficial por esta técnica. Utilizaram-se placas da liga Al-11%Si-4%Cu-3%Ni-1%Mg bruta de fusão recobertas ou não com uma camada de óxido cuproso (Cu2O) depositada por aspersão térmica. O processamento por atrito foi realizado com avanço fixo de 150 mm/min, rotação da ferramenta entre 300 e 1000 rpm e com monitoramento das forças lateral e axial e profundidade de penetração da ferramenta. Os materiais processados por atrito foram caracterizados empregando-se técnicas de microscopia óptica, MEVEDS, DRX, microdureza Vickers, ensaio de tração e ensaio de desgaste bloco contra anel. Os resultados mostraram que a rotação de 700 rpm foi a mais adequada para obtenção de regiões processadas com boa qualidade macro e microscópica. A região processada por atrito apresentou refino microestrutural com diminuição acentuada do tamanho das partículas de segundas fases (plaquetas de silício e agulhas de intermetálicos), aumento significativo das propriedades mecânicas (dureza, resistência mecânica e ductilidade) associado à mudança no modo de fratura frágil para dúctil, mas com pior desempenho em desgaste do que a liga bruta de fusão. O tratamento de solubilização causou significativa redução da dureza da região processada e a cinética de envelhecimento foi similar à da liga não processada. Na amostra com camada, parte do óxido de cobre foi incorporada heterogeneamente na região processada, mas as partículas não reagiram com o alumínio para formação de fases duras in situ durante processamento. / The aim of this research was to study the friction stir processing of an aluminum-silicon alloy applied for automotive pistons to increase the strength enabling this component to work under severe thermal and mechanical loads. It was also investigated the potential for obtaining a surface composite by means of this technique. As cast plates of Al-11%Si-4%Cu-3%Ni-1%Mg alloy coated with a thermal sprayed cuprous oxide (Cu2O) coating and without any coating were used. The friction stir processing was performed with a constant transverse speed of 150 mm/min, tool rotation speeds between 300 to 1000 rpm, and with monitoring the penetration depth and both lateral and axial forces. The friction stir processed materials were characterized by means of optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers microhardness, tensile tests and block on ring wear tests. The results showed that 700 rpm tool rotation speed was optimal for obtaining good quality friction stirred surfaces on macro and micro levels. The friction stirred surfaces presented microstructural refinement by marked decrease on second phase particles (platelet silicon and needlelike intermetallics), significant increases on mechanical properties (hardness, strength and ductility) combined to a fracture mode change from brittle to ductile, but with worst wear performance compared to as cast alloy. The solution treatment implied meaningful hardness decrease of friction stirred surfaces and the artificial aging kinetics was similar to as cast material. In the coated samples, the cuprous oxide was partially and heterogeneously incorporated at friction stirred surfaces, but the particles have not reacted with aluminum to form in situ hard particles during the processing.

Fitas amorfas ferromagnéticas apresentam um decaimento com o tempo da susceptibilidade magnética. Tal fenômeno é conhecido como aftereffect ou desacomodação (DA). Para explicar esse fenômeno em ligas amorfas existem dois modelos importantes. O modelo de Allia e Vinai prevê uma dependência do decaimento relativo da permeabilidade A?/? com a magnetostricção de saturação ?s. Construímos um sistema de medidas adequado para realizar tais experimentos. Fabricamos e caracterizamos magneticamente três séries de composições Co77-x MnxSi14B9 (série 1: x = O, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9; série 2: x = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 15); Co75-xMnx Fe1Mo1Si14B9 (série 3: 1, 3, 4, 5, 6, 7). Preocupados em evitar a dispersão de dados frequentemente observada na literatura, mantivemos os parâmetros de fabricação da fita constantes, bem como também a proporção de metalóides. Apesar dos cuidados, nossos resultados ainda apresentaram certa dispersão. Mesmo assim, foi possível concluir que nossos resultados são bem descritos pelo modelo. A caracterização magnética das fitas de Co-Mn e o estudo da dependência da DA com ?s nessas ligas deram origem a um artigo que se tornou nosso primeiro trabalho publicado em revista internacional. O modelo proposto por Kronmüllerer dá maior ênfase à cinética dos processos responsáveis pelo decaimento da susceptibilidade. Por isso foi necessário construir um novo sistema que nos permitisse realizar medidas em diferentes temperaturas. Realizamos medidas de desacomodação em Co67Fe4Mo1Si12B16. Conseguimos eliminar as contribuições irreversíveis da DA através de um tratamento térmico seguido de um processo de estabilização. Os resultados das medidas de DA foram ajustados de acordo com a expressão prevista pelo modelo, fornecendo um valor de ?0 ~ 10-12 segundos, que é da ordem do inverso da frequência de Debye nesses materiais. Concluímos que os dois modelos estudados são igualmente úteis no estudo da desacomodação e devem ser tratados como aspectos complementares do mesmo problema. / Amorphous ferromagnetic alloys show a decay of magnetic susceptibility. This phenomenon is known as aftereffect or disaccomodation (DA). There are two major models which explain this effect in amorphous materials. According to Allia et al., the decay of susceptibility presents a dependence on the saturation magnetostriction ?s. We built an adequate system for measurement of DA based on this model. Ribbons of compositions: Co77-x MnxSi14B9 (series 1: x = O, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9; series 2: x = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 15); Co75-xMnx Fe1Mo1Si14B9 (series 3: 1, 3, 4, 5, 6, 7), were produced by melt-spinning. Production parameters were held constant as well as the metalloid concentration in order to prevent the data dispersion which is commonly observed in the literature. Despite our cane, results show a certain dispersion, although it is possible to confirm the validity of this model in describing such alloys The magnetic characterization and study of the dependence of DA on ?s on these alloys originated our first international publication. Kronmülller proposes another model which emphasizes the kinetics of the processes originating such decay. We built another system which allows measurements at, higher temperatures. Measurements were made in Co67Fe4Mo1Si12B16. Irreversible contributions were eliminated by a heat treatment followed by a stabilization process. Fitting of the resulting data to the theoretical expression yields a value of ?0 ~ 10-12 s, which corresponds in order of magnitude to the inverse of Debye frequency in these materials. We conclude that both models are useful in the study of DA in amorphous and should be treated as complementary aspects of the same problem.

Neste trabalho, a resistência à corrosão in vitro da liga de titânio Ti-13Nb-13Zr, fabricada em laboratório nacional, e destinada a aplicações ortopédicas, foi investigada em soluções que simulam os fluidos corpóreos. Os eletrólitos usados foram solução 0,9 % (massa) de NaCl, solução de Hanks, meio de cultura (MEM), neste dois últimos meios, sem e com adição de peróxido de hidrogênio. A adição de peróxido visou simular condições existentes em caso de processos inflamatórios resultantes de procedimentos cirúrgicos. A resistência à corrosão de ligas já comercialmente consagradas para uso como biomateriais, Ti-6Al-7Nb e Ti-6Al-4V, bem como do titânio puro (Ti-cp), foi também estudada por razões de comparação com a liga Ti-13Nb-13Zr. Foram utilizadas técnicas eletroquímicas e de análise de superfície. As técnicas eletroquímicas consistiram de: (a) medidas da variação do potencial a circuito aberto em função do tempo, (b) polarização potenciodinâmica e (c) espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Os diagramas experimentais de impedância foram interpretados utilizando circuitos elétricos equivalentes que simulam modelos de filme óxido de estrutura dupla composta de uma camada interna compacta, tipo barreira, e uma camada porosa mais externa. Os resultados mostraram que a resistência à corrosão deve-se principalmente à camada barreira, e indicaram alta resistência à corrosão de todas as ligas e do Ti-cp em todos os meios estudados. O óxido formado na superfície da liga Ti-13Nb-13Zr, seja naturalmente ou em meios fisiológicos, foi caracterizado utilizando espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que a presença de peróxido de hidrogênio em MEM promove o crescimento da camada porosa e incorporação de íons minerais, além de favorecer a formação de hidroxiapatita. A citotoxicidade da liga Ti-13Nb-13Zr foi também avaliada e esta se mostrou ser não tóxica. / In this work, the in vitro corrosion resistance of the Ti-13Nb-13Zr alloy, manufactured at a national laboratory, and used for orthopedic applications, has been investigated in solutions that simulate the body fluids. The electrolytes used were 0.9 % (mass) NaCl, Hanks\' solution, a culture medium (MEM), and the two last electrolytes, without and with addition of hydrogen peroxide. The aim of peroxide addition was to simulate the conditions found when inflammatory reactions occur due to surgical procedures. The corrosion resistance of alloys commercially in use as biomaterials, Ti-6Al-7Nb and Ti-6Al-4V, as well as of the pure titanium (Ti-cp), was also studied for comparison with the Ti-13Nb-13Zr alloy. The corrosion resistance characterization was carried out by electrochemical and surface analysis techniques. The electrochemical tests used were: (a) open circuit potential measurements as a function of time, (b) potentiodynamic polarization and (c) electrochemical impedance spectroscopy (EIE). The impedance experimental diagrams were interpreted using equivalent electric circuits that simulate an oxide film with a duplex structure composed of an internal and compact, barrier type layer, and an external porous layer. The results showed that the corrosion resistance is due mainly to the barrier type layer. The titanium alloys and the Ti-cp showed high corrosion resistance in all electrolytes used. The oxides formed on the Ti-13Nb-13Zr, either naturally or during immersion in MEM or Hanks’ solution was characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (MEV). The results showed that the presence of hydrogen peroxide in MEM promotes the growth of the porous layer and incorporation of mineral ions, besides favouring hydroxyapatite formation. The citotoxicity of the Ti-13Nb-13Zr alloy was also evaluated and it was shown to be non-toxic.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1952.pdf: 5813816 bytes, checksum: 260293330c6efc8a4aea57bffec504b7 (MD5) Previous issue date: 2007-10-26 / Universidade Federal de Sao Carlos / Alkaline baths containing sorbitol, tartrate or EDTA were developed in this work for Pb-Sn and Pb-Cu electrodeposition on platinum substrate. The characterization of Pb-Sn and Pb-Cu plating baths by potentiometric titration showed the pH when the species of metallic ions were soluble and stable. The voltammetric curves obtained from these baths indicated that the complexation of metallic ions by sorbitol, tartrate or EDTA, had a beneficial effect, since closed the deposition potential these metallic ions, leading to codeposition of Pb-Sn and Pb-Cu. The analysis of the Pb-Sn and Pb-Cu deposits by x-ray dispersive spectroscopy showed that codeposition of Pb-Sn or Pb-Cu occurred. The codeposition type of Pb-Sn was normal irrespective the additive in the plating bath; the coloration of the films was bright gray and the morphology was formed of refined crystallites. For Pb-Cu alloy the codeposition type was anomalous to the deposits obtained from baths containing sorbitol or tartrate and normal in the presence EDTA. The Pb-Cu deposits obtained in the presence of sorbitol, EDTA or tartrate showed black coloration; or coloration varying of brown to redish or golden to dark redish, respectively. X ray diffraction spectroscopy of the Pb-Sn and Pb-Cu codeposits indicated that these were to constitute a mixture of compounds. / Banhos alcalinos contendo sorbitol, tartarato de sódio e potássio ou EDTA, foram desenvolvidos neste trabalho para eletrodeposição de Pb-Sn e Pb- Cu sobre substrato de platina. A caracterização dos banhos de deposição de Pb-Sn ou Pb-Cu por titulação potenciométrica mostrou em qual pH as espécies dos íons metálicos estariam solúveis e estáveis. As curvas voltamétricas, obtidas destes banhos, indicaram que a complexação dos íons metálicos pelo sorbitol, tartarato de sódio e potássio ou EDTA teve um efeito benéfico, pois aproximou o potencial de deposição destes íons metálicos, levando a co-deposição de Pb-Sn e Pb-Cu. A análise dos depósitos de Pb-Sn e Pb-Cu por espectroscopia de dispersão de raios X mostrou que co-deposição de Pb-Sn e Pb-Cu ocorreu. O tipo de co-deposição para Pb-Sn foi normal independente do aditivo no banho de deposição; a coloração dos filmes foi cinza claro e a morfologia foi constituída de cristalitos refinados. Para a liga Pb-Cu o tipo de co-deposição foi anômalo para os depósitos obtidos dos banhos contendo sorbitol ou tartarato e normal na presença de EDTA. Os depósitos de Pb-Cu obtidos na presença de sorbitol, EDTA ou tartarato, apresentaram colorações preta, ou coloração variando de marrom para avermelhado, ou amarelo dourado para avermelhado escuro, respectivamente. Espectroscopia de difração de raio-X dos co-depósitos de Pb-Sn e Pb-Cu indicou que estes eram constituídos de uma mistura de compostos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2101.pdf: 5040503 bytes, checksum: 4bcdc53ff51b570fabdaefe96dd60f7c (MD5) Previous issue date: 2008-01-16 / Universidade Federal de Sao Carlos / This paper reports a study on the electrodeposition of alloys Fe-Ni-Mo and Ni-Fe-W, the physical characterization and application in the reaction of hydrogen (RDH). The process of deposition and dissolution of alloys were studied by cyclical voltametric to determine the region of potential characteristic of the deposition and dissolution. The electrode used in the voltametric studies was platinum disc in solution of sodium citrate 0.2 mol / L at pH 5.0 and 8.0 on the grounds of concentration of ions Fe:Ni:Mo and Fe:Ni:W, 1:1:1, 1:10:1, 10:1:1, 10:10:1 and 10:10:2. The results of the voltametric analysis indicated the presence of well-defined peaks of dissolution for the alloy at high concentrations of Fe and Ni. Analysis of MEV, EDX, XPS and AA were used to characterize the alloys at pH 5.0 and 8.0. The morphology of materials containing Mo and W present the general structure globular, with the exception of alloy Fe-Ni-W obtained in the ratio 10:10:1 and pH 8 which is flat. Change occurs not linear in the size of a grain of these materials with the variation in the pH. These results of EDX indicated the presence of a smaller amount of oxygen in materials obtained in the base, and these were the deposits that had best results for RDH. The alloy with 80.6% Fe, 14.9% for Ni and 4.5% of W was presented to the best catalytic activity to RDH and a overpotential to -135 mA cm-2 of -142 mV. The XPS analysis showed that for alloys Fe-Ni-W deposited in the base occurs deposition of W (0), and the alloys Fe-Ni-Mo the ions molybdenum are reduced first to a mixture of oxides of molybdenum (IV ) and (V), forming an intermediary, which is thereafter reduced to Mo in metallic alloys. The analysis of AA alloys showed that the Fe-Ni-Mo electrodeposited in acidic environment have increased thickness which alloys in the base, being Fe-Ni-Mo obtained in acidic average thickness of 28.5 m to alloy Fe-Ni-Mo , and a thickness average of 13.3 m in the basics. / Este trabalho relata um estudo sobre a eletrodeposição de ligas de Fe-Ni-Mo e Fe-Ni-W, sua caracterização física e aplicação na reação de desprendimento de hidrogênio (RDH). O processo de deposição e dissolução das ligas foi estudado por voltametria cíclica para se determinar à região de potencial característico da deposição e dissolução. O eletrodo utilizado nos estudos voltamétricos foi de disco de platina em solução de citrato de sódio 0,2 mol/l em pH 5,0 e 8,0 nas razões de concentração dos íons Fe:Ni:Mo e Fe:Ni:W de 1:1:1, 1:10:1, 10:1:1, 10:10:1 e 10:10:2. Os resultados das análises voltamétricas indicaram a presença de picos de dissolução bem definidos para as ligas em altas concentrações de Fe e Ni. Análises de MEV, EDX, XPS e AA foram utilizadas para caracterizar as ligas eletrodepositadas em pH 5,0 e 8,0. A morfologia dos materiais contendo Mo e W apresentam em geral estrutura globular, com exceção da liga Fe-Ni-W obtida na razão 10:10:1 e pH 8 que é lisa. Ocorre mudança não linear, no tamanho de grão destes materiais com a variação do pH de eletrodeposição. Os resultados de EDX indicaram a presença de uma menor quantidade de oxigênio nos materiais obtidos em meio básico, e estes foram os depósitos que apresentaram melhores resultados para RDH. A liga contendo 80,6 % de Fe, 14,9% de Ni e 4,5 % de W, foi a que apresentou a melhor atividade catalítica para RDH, tendo um sobrepotencial a -135 mA cm-2 de -142 mV As análises de XPS mostraram que para as ligas Fe-Ni-W depositadas em meio básico ocorre deposição de W (0), e para as ligas Fe-Ni-Mo que os íons molibdatos são reduzidos primeiramente a uma mistura de óxidos de molibdênio (IV) e (V), formando um intermediário, que subseqüente é reduzido a Mo metálico nas ligas. As análises de AA mostraram que as ligas Fe-Ni-Mo eletrodepositadas em meio ácido apresentam maior espessura que ligas eletrodepositadas em meio básico, sendo uma espessura média de 28,5 m para liga Fe-Ni-Mo eletrodepositada em meio ácido, e uma espessura média de 13,3 m para liga Fe-Ni-Mo eletrodepositada em meio básico.

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-14Bitstream added on 2014-11-10T11:57:25Z : No. of bitstreams: 1 000775442_20150214.pdf: 450123 bytes, checksum: b527b7309cc706255fb43dacad1f60fe (MD5) Bitstreams deleted on 2015-02-18T15:02:18Z: 000775442_20150214.pdf,Bitstream added on 2015-02-18T15:02:49Z : No. of bitstreams: 1 000775442.pdf: 5135701 bytes, checksum: 39b0d71b442e071455620dcbf2b46beb (MD5) / Neste projeto, estudaram-se as reações que ocorrem no sistema quaternário Cu-Al-Ag- Mn, na região rica em cobre e no início do intervalo de existência da transformação eutetóide, em ligas de Cu-9%Al com adições de 3, 4 e 5%Ag e 4, 6 e 8%Mn (m/m), utilizando-se metalografia por microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (DRX), análise por dispersão de energias de raios X (EDX), medidas de variação da resistividade elétrica com a temperatura e medidas de variação da microdureza com a temperatura e o tempo. Os resultados obtidos para as transições estáveis mostraram a seguinte sequencia de reações: (α2→α), β1→ β-(T7-Cu2MnAl) e T3-(Cu3Mn2Al) → β-(T7-Cu2MnAl). As adições de Mn ampliam a região de existência da fase β e os resultados ainda indicaram que a precipitação da fase rica em Ag ocorre a partir da matriz rica em cobre e a presença de Mn deve alterar a aderência destes precipitados na matriz. Os resultados obtidos para as transições metaestáveis mostraram as seguintes reações: precipitação da fase α a partir da fase martensítica, transição β’→β1(DO3) e parte da decomposição da fase β1 nas fases α, γ e T3, transição β1(DO3)→β2(B2) e a transição β2(B2)→β(A2). Para as ligas contendo Ag, além das reações já citadas pode-se observar a ocorrência de mais duas reações: precipitação e dissolução de Ag. Os resultados obtidos durante o envelhecimento isotérmico das ligas e para a cinética não isotérmica de formação da fase β mostraram que existe um máximo de solubilidade da Ag no Mn, que deve ficar em torno de 6% Mn. Os resultados obtidos para as ligas envelhecidas no intervalo de tempo e temperatura considerados mostraram que a fase martensítica foi estabilizada e a reação dominante para a liga Cu-9%Al-4%Mn é a reação de consumo da fase α e para as demais ligas a reação... / In this work, the reactions that occur in the quaternary system Cu-Al-Ag-Mn, in the Cu-rich region and at the beginning of the eutectoid transition occurrence was studied in Cu- 9wt.%Al alloys with additions of 3, 4 and 5 wt.%Ag and 4, 6 and 8 wt.%Mn using optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), Xray diffraction (XRD), energy dispersion X-ray analysis (EDX), electrical resistivity changes measurements with temperature and microhardness changes measurements with temperature and time. Results obtained for stable transitions showed that the reactions sequence is (α2→α), β1→ β-(T7-Cu2MnAl) e T3-(Cu3Mn2Al) → β-(T7-Cu2MnAl). Additions of Mn increase the β phase region and Ag additions promote the precipitation of an Ag-rich phase from the Cu-rich matrix. The presence of Mn seems to change the precipitates adherence to the matrix. For metastable transitions the observed reactions was: α phase precipitation from the martensitic phase, β’→β1(DO3) transition and partial decomposition of the β1 phase on the α, γ and T3 phases, β1(DO3)→β2(B2) and β2(B2)→β(A2) transitions. For alloys with Ag additions other two reactions were observed, Ag-rich phase precipitation and dissolution. Results obtained from isothermal ageing of the alloys and β phase formation non-isothermal kinetics showed that there is a solubility maximum for Ag and that it is about 6wt.%Mn. Results obtained for aged alloys in the considered time and temperature range showed the stabilization of the martensitic phase and the consumption of the α phase as the dominant reaction for the Cu- 9%Al-4%Mn alloy. For the rest of studied alloys the dominant reaction is α phase precipitation with growing of bainitic plates due to interface diffusion along grain boundaries between the martensitic and the bainitic phase. In the Cu-9%Al-4%Mn alloy Ag dissolution into the matrix increases the Mn relative fraction and...

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLCRA.pdf: 3061195 bytes, checksum: 49a9f64a46618a18f18bccd0272a07ae (MD5) Previous issue date: 2007-03-08 / Financiadora de Estudos e Projetos / The understanding of the law that explain why certain alloys form amorphous structure by cooling the molten melt under cooling rates lower than others alloys remains as one of the great challenges of the materials science and engineering. There is not only scientific but also technological importance in determining the best compositions that can form such metastable structures with larger simplicity. In an effort for elucidating part of this mystery diverse models and criteria are promising: i) of topological instability, "λ criterion", and ii) the thermodynamic approach, "γ* criterion". The application of this last one in binary systems showed excellent prediction of the amorphous former compositions. Although, experimental results through the years have proven that multi-component systems, especially ternary ones, are more suitable to form bulk samples with amorphous structure. The goal of this thesis is to search compositions with high glass forming ability, by means of the application of models and criterions focusing on systems based on chemical elements of relative low cost. An extension of the γ* criterion , for ternary systems, was developed and valided for Cu-Zr-Al alloys. That extension of the γ* criterion was, combined with the λ-criterion , applied to select new alloy compositions with high glass forming ability in Ni-Ti and Ni-Nb-B systems. The combined use of both criterions was quite powerful tool in the selection of alloys with the higher GFA. / O entendimento das leis que explicam por que determinadas ligas formam estrutura amorfa pelo resfriamento a partir do estado fundido sob taxas de resfriamento menores do que outras ligas permanece como um dos grandes desafios da ciência e engenharia de materiais. O entendimento desse aspecto fundamental dessa nova classe de materiais metálicos tem uma importância tecnológica bastante grande, pois possibilitará a descoberta de novas composições de ligas com alta Tendência de Formação de Estrutura Amorfa, TFA. Nesse sentido, diversos modelos/critérios têm sido propostos para correlacionar aspectos composicionais com a TFA, com destaque para os modelos: i) de instabilidade topológica, critério λ , e ii) aproximação termodinâmica, critério γ* . A aplicação deste último em sistemas binários se mostrou excelente na predição de composições formadoras de amorfos. Resultados experimentais ao longo dos anos evidenciaram que sistemas multicomponentes, no mínimo ternários, são mais adequados para formar amostras de grande volume com estrutura amorfa. O objetivo desta tese foi buscar novas composições de ligas que apresentem alta TFA, em sistemas baseados em elementos metálicos tradicionais e acessíveis, mediante a aplicação dos modelos/critérios já estabelecidos. Uma extensão ao critério γ* para sistemas ternários foi desenvolvida e validada para ligas do sistema Cu- Zr-Al. Essa extensão do critério γ* foi, combinada com o critério λ, aplicada para a seleção de novas ligas com alta TFA nos sistemas Ni-Ti e Ni-Nb-B. O uso combinado de ambos os modelos se mostrou ferramenta bastante poderosa na seleção de ligas com a maior TFA.

Orientador: Antonio Tallarico Vicente Adorno / Banca: Miguel Ruiz / Banca: Massao Ionashiro / Banca: Sebastião Elias Kuri / Banca: Leonardo José Amaral Siqueira / Resumo: Neste projeto, estudaram-se as reações que ocorrem no sistema quaternário Cu-Al-Ag- Mn, na região rica em cobre e no início do intervalo de existência da transformação eutetóide, em ligas de Cu-9%Al com adições de 3, 4 e 5%Ag e 4, 6 e 8%Mn (m/m), utilizando-se metalografia por microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (DRX), análise por dispersão de energias de raios X (EDX), medidas de variação da resistividade elétrica com a temperatura e medidas de variação da microdureza com a temperatura e o tempo. Os resultados obtidos para as transições estáveis mostraram a seguinte sequencia de reações: (α2→α), β1→ β-(T7-Cu2MnAl) e T3-(Cu3Mn2Al) → β-(T7-Cu2MnAl). As adições de Mn ampliam a região de existência da fase β e os resultados ainda indicaram que a precipitação da fase rica em Ag ocorre a partir da matriz rica em cobre e a presença de Mn deve alterar a aderência destes precipitados na matriz. Os resultados obtidos para as transições metaestáveis mostraram as seguintes reações: precipitação da fase α a partir da fase martensítica, transição β'→β1(DO3) e parte da decomposição da fase β1 nas fases α, γ e T3, transição β1(DO3)→β2(B2) e a transição β2(B2)→β(A2). Para as ligas contendo Ag, além das reações já citadas pode-se observar a ocorrência de mais duas reações: precipitação e dissolução de Ag. Os resultados obtidos durante o envelhecimento isotérmico das ligas e para a cinética não isotérmica de formação da fase β mostraram que existe um máximo de solubilidade da Ag no Mn, que deve ficar em torno de 6% Mn. Os resultados obtidos para as ligas envelhecidas no intervalo de tempo e temperatura considerados mostraram que a fase martensítica foi estabilizada e a reação dominante para a liga Cu-9%Al-4%Mn é a reação de consumo da fase α e para as demais ligas a reação... / Abstract: In this work, the reactions that occur in the quaternary system Cu-Al-Ag-Mn, in the Cu-rich region and at the beginning of the eutectoid transition occurrence was studied in Cu- 9wt.%Al alloys with additions of 3, 4 and 5 wt.%Ag and 4, 6 and 8 wt.%Mn using optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), Xray diffraction (XRD), energy dispersion X-ray analysis (EDX), electrical resistivity changes measurements with temperature and microhardness changes measurements with temperature and time. Results obtained for stable transitions showed that the reactions sequence is (α2→α), β1→ β-(T7-Cu2MnAl) e T3-(Cu3Mn2Al) → β-(T7-Cu2MnAl). Additions of Mn increase the β phase region and Ag additions promote the precipitation of an Ag-rich phase from the Cu-rich matrix. The presence of Mn seems to change the precipitates adherence to the matrix. For metastable transitions the observed reactions was: α phase precipitation from the martensitic phase, β'→β1(DO3) transition and partial decomposition of the β1 phase on the α, γ and T3 phases, β1(DO3)→β2(B2) and β2(B2)→β(A2) transitions. For alloys with Ag additions other two reactions were observed, Ag-rich phase precipitation and dissolution. Results obtained from isothermal ageing of the alloys and β phase formation non-isothermal kinetics showed that there is a solubility maximum for Ag and that it is about 6wt.%Mn. Results obtained for aged alloys in the considered time and temperature range showed the stabilization of the martensitic phase and the consumption of the α phase as the dominant reaction for the Cu- 9%Al-4%Mn alloy. For the rest of studied alloys the dominant reaction is α phase precipitation with growing of bainitic plates due to interface diffusion along grain boundaries between the martensitic and the bainitic phase. In the Cu-9%Al-4%Mn alloy Ag dissolution into the matrix increases the Mn relative fraction and... / Doutor

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000401359-Texto+Completo-0.pdf: 12495534 bytes, checksum: bd668e0363476d80fd75b86b4d4afe67 (MD5) Previous issue date: 2008 / A Zn-22%Al é uma liga eutetóide de zinco sendo o alumínio o principal elemento de liga, com alta resistência à corrosão, boa fluidez no estado líquido, apresentando superplasticidade após tratamento térmico. A complexidade das fases presentes na liga bruta de fusão se deve a formação da fase eutetóide (a+h) por decomposição da fase metaestável b - rede cúbica de face centrada, no ponto eutetóide. O eutetóide possui estrutura lamelar formada pela fase a - rede cúbica de corpo centrado e pela fase h - rede hexagonal compacta. Durante o envelhecimento, ocorre uma mudança na microestrutura com liberação de calor (reação exotérmica). O objetivo deste estudo foi verificar a relação entre a taxa de resfriamento (na solidificação até formação do eutetóide) com a morfologia das fases obtidas antes após o tratamento térmico e a temperatura alcançada na reação exotérmica. Após a obtenção da liga, lingotes de Zn-22%Al foram refundidos sobre argônio, em uma barqueta de grafite, em um forno tubular. A solidificação e o resfriamento foram monitorados pelo sistema de análise térmica. No tratamento térmico amostras foram aquecidas acima do ponto eutetóide, resfriadas em uma mistura de água e gelo (em equilíbrio) e deixadas envelhecer em repouso, recobertas com manta térmica refratária. Para as análises metalográficas e os ensaios de dureza foram obtidos quatro diferentes tipos de amostras da parte central do lingote, sendo elas: solidificadas e resfriadas dentro e fora do forno, com e sem tratamento térmico. Amostras foram caracterizadas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e microanálise por EDS (electron dispersive spectroscopy). Com base nos resultados obtidos pode-se verificar que a taxa de solidificação e resfriamento apresentam grande influência na formação da macroestrutura, e na microestrutura antes a após tratamento térmico. Observou-se que a temperatura atingida pela amostra durante o envelhecimento é dependente da homogeneidade da composição da estrutura lamelar (a+h), isto é, amostras solidificadas e resfriadas com taxas maiores, atingiram temperaturas maiores. Através dos ensaios metalográficos, de dureza e microdureza, conclui-se que o aquecimento ocorre durante a mudança da morfologia da fase (a+h) de lamelar para quase-globular, que ocorre durante o envelhecimento. / A Zn-22%Al é uma liga eutetóide de zinco sendo o alumínio o principal elemento de liga, com alta resistência à corrosão, boa fluidez no estado líquido, apresentando superplasticidade após tratamento térmico. A complexidade das fases presentes na liga bruta de fusão se deve a formação da fase eutetóide (α+η) por decomposição da fase metaestável β - rede cúbica de face centrada, no ponto eutetóide. O eutetóide possui estrutura lamelar formada pela fase α - rede cúbica de corpo centrado e pela fase η - rede hexagonal compacta. Durante o envelhecimento, ocorre uma mudança na microestrutura com liberação de calor (reação exotérmica). O objetivo deste estudo foi verificar a relação entre a taxa de resfriamento (na solidificação até formação do eutetóide) com a morfologia das fases obtidas antes após o tratamento térmico e a temperatura alcançada na reação exotérmica. Após a obtenção da liga, lingotes de Zn-22%Al foram refundidos sobre argônio, em uma barqueta de grafite, em um forno tubular. A solidificação e o resfriamento foram monitorados pelo sistema de análise térmica. No tratamento térmico amostras foram aquecidas acima do ponto eutetóide, resfriadas em uma mistura de água e gelo (em equilíbrio) e deixadas envelhecer em repouso, recobertas com manta térmica refratária. Para as análises metalográficas e os ensaios de dureza foram obtidos quatro diferentes tipos de amostras da parte central do lingote, sendo elas: solidificadas e resfriadas dentro e fora do forno, com e sem tratamento térmico. Amostras foram caracterizadas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e microanálise por EDS (electron dispersive spectroscopy). Com base nos resultados obtidos pode-se verificar que a taxa de solidificação e resfriamento apresentam grande influência na formação da macroestrutura, e na microestrutura antes a após tratamento térmico. Observou-se que a temperatura atingida pela amostra durante o envelhecimento é dependente da homogeneidade da composição da estrutura lamelar (α+η), isto é, amostras solidificadas e resfriadas com taxas maiores, atingiram temperaturas maiores. Através dos ensaios metalográficos, de dureza e microdureza, conclui-se que o aquecimento ocorre durante a mudança da morfologia da fase (α+η) de lamelar para quase-globular, que ocorre durante o envelhecimento.