Este trabalho apresenta o estudo termogravimétrico de determinação da composição de ligas metálicas binárias de prata e de cobre, especificamente ligas Ag:Cu, Cu:Zn e Cu:Sn. Foram testadas duas metodologias distintas de análise. Na primeira, a liga foi dissolvida em HNO3 e, depois, submetida à termogravimetria (Método Indireto). Na outra, os ensaios termogravimétricos foram realizados com o material em pó sem ser submetido a um tratamento químico prévio (Método Direto). Foram feitos testes com amostras preparadas em laboratório e com amostras comerciais. Utilizando a conhecida técnica de determinação gravimétrica automática de Duval, vários testes foram efetuados procurando-se usar esta metodologia para ligas Ag:Cu com teores elevados (acima de 30%) de cobre. Os métodos instrumentais de análise, bem como os procedimentos de preparação de amostras e de amostragem, foram adaptados às condições instrumentais atuais. Vários programas de aquecimento foram testados até o estabelecimento das condições instrumentais mais adequadas. Metodologia idêntica foi utilizada para analisar latão (Cu:Zn). Uma amostra de bronze (Cu90:Sn1 0) foi analisada pelo \"Método Direto\". A metodologia usada possibilitou a determinação da composição sem necessidade de dissolução da liga. Inicialmente, a amostra foi submetida a um aquecimento controlado (10ºC min-1 ) em atmosfera dinâmica de ar comprimido até 1100ºC, realizando-se, em seguida, a troca do ar comprimido por N2, para favorecer a redução do CuO a Cu2O e impedir sua reoxidação. Como o outro óxido formado (SnO2) na oxidação da liga é termicamente estável, foi possível determinar nela a porcentagem de cobre. / This work reports the thermogravimetric study of determination of the composition of binaries silver and copper alloys, specific for, Ag:Cu, Cu:Zn and Cu:Sn alloys. Two different were tested ways of analysis. In one of them, the alloy was attached by HNO3 solution before the thermogravimetric analysis (Indirect Method). In the another method, the thermogravimetry was realized without a chemical treatment of the alloy (Direct Method). Experiments were made with specimens prepared in laboratory and commercial alloys. Using the well known Duval\'s automatic gravimetric determination for binaries systems, several tests were realized to use this method for copper rich silver alloys (above 30% in copper). The instrumental methods of analysis and the proceedings used to prepare the samples were adapted to the new instrumentation used in thermal analysis. Several heating rates were tested till the best heating conditions could be found. The same method was used to make the analysis of brass (Cu:Zn). It was made the determination of the composition of a 10% tin-bronze (Cu:Sn). No chemical pre-treatment was used. The sample was heated in air with a heating rate of 10ºC per minute till 1100ºC, then it was made the change of the furnace gas to N2. This change helps the reduction of the CuO and prevents the re-oxidation of the Cu2O formed. The other oxide formed (SnO2) by alloy oxidation is thermal stable, then it is possible the determination of the percentage of copper in this alloy.

Este trabalho trata da avaliação da técnica de conformação por expansão fluidostática (bulge forming) através de uma matriz com múltiplas cavidades. Duas ligas de especificação AA5083 e Pb-60Sn foram submetidas ao processo de superplasticidade (Superplastic Forming) para a verificação de diferentes parâmetros de trabalho e comparação com os resultados por simulação numérica. Uma das principais conclusões obtidas é que o método multidomo foi válido para o estudo do fenômeno superplástico. Os testes foram realizados através do método de pressão constante, onde foi possível obter variáveis como tensão, taxa de deformação e índice de sensibilidade a taxa de deformação. Uma importante implicação deste processo é o controle correto do tempo de trabalho com cavidades conformadas em ensaios distintos. / This study aims to evaluate the forming technique fluidostatic expansion (bulge forming) through a die with multiple cavities. Two AA5083 alloy and Pb-60Sn specification were submitted to superplasticity process (superplastic forming) for checking different working parameters and comparison with the results in numerical simulation. One of the main conclusions is that the multidomo method was valid to study the superplastic phenomenon. The tests were performed using the constant pressure method, where it was possible to obtain variables such as stress, strain rate and the strain rate sensitivity index. An important implication of this process is the correct control of working time with shaped cavities in separate trials.

No presente estudo foi analisada a distribuição de tensões, na região anterior de modelo fotoelástico, gerada por arcos de intrusão de incisivos inferiores. Compararam-se as tensões entre diferentes arcos. E ainda, em cada tipo de arco, compararam-se as tensões entre terços radiculares e entre incisivos. O modelo fotoelástico foi construído simulando a extrusão dos incisivos. Foram confeccionados sessenta arcos de intrusão, sendo quinze de cada tipo de mecânica: arco contínuo de Burstone, arco utilitário de Ricketts, arco com dobra de ancoragem usado na mecânica de Begg e arco com curva de Spee reversa usado na mecânica de Tweed. A força de ativação foi mensurada em 50gf na região da linha média. O modelo fotoelástico foi observado em polariscópio circular, na configuração de campo escuro, e fotografado. As fotografias frontais foram analisadas, e as ordens de franjas em cada região registradas. A repetibilidade do método foi identificada pela análise de kappa. A comparação entre as tensões foi realizada pelo teste de Kruskall-Wallis complementado com teste de Dunn. Os resultados obtidos permitiram concluir que na região apical, as maiores magnitudes de tensões foram geradas pelo arco utilitário de Ricketts, seguido pelo arco contínuo de Burstone. Na região média, as maiores magnitudes de tensões foram geradas pelo arco utilitário de Ricketts, seguida por arco contínuo de Burstone, arco com dobra de ancoragem e arco com curva de Spee reversa. Na região cervical, as maiores magnitudes de tensões foram decorrentes do arco utilitário de Ricketts, seguido por arco com curva de Spee reversa e arco com dobra de ancoragem. Os arcos contínuos de Burstone apresentaram as menores tensões na região cervical. Ao se comparar as ordens de franjas entre os terços radiculares, de cada dente, em todos os arcos analisados, as maiores magnitudes de tensões foram observadas nas regiões cervicais. Ao se comparar as ordens de franjas entre os dentes, em cada terço radicular, no arco contínuo de Burstone, as maiores magnitudes de tensões foram observadas nos incisivos laterais. Entretanto, no arco utilitário de Ricketts e no arco com dobra de ancoragem, as maiores magnitudes de tensões foram observadas nos incisivos centrais. No arco com curva de Spee reversa, as maiores magnitudes de tensões foram identificadas nos incisivos esquerdos. Portanto, os resultados do presente estudo permitiram a visualização e compreensão dos efeitos dos diversos arcos de intrusão. Entretanto, estes resultados devem ser observados com cautela, requerendo mais pesquisas que confirmem a reprodutibilidade do método e dos resultados. / In the present study, the distribution of stresses caused by intrusion arches on lower incisors, in the anterior region of photoelastic model, was analyzed. The stresses were compared among the different arches. Additionally, stresses were also compared among the root thirds, as well as among the incisors for each arch type. The photoelastic model was constructed simulating the extrusion of incisors. Sixty intrusion arches were made up, corresponding to fifteen of each type: Burstone continuous arches, Ricketts utility arches, anchorage bend arches used in Begg mechanics and reverse Spee curved arches used in Tweed mechanics. Activation force was measured at 50gf in the midline. The photoelastic model was observed under circular polariscope, in dark-field configuration, and photographed. Frontal photographs were analyzed, and fringe order in each region was recorded. Method repeatability was identified by kappa analysis. A comparison among stresses was carried out using Kruskall-Wallis test and complemented by the Dunn test. Results obtained led to the conclusion that in the apical region, the major stress magnitudes were generated by the Ricketts utility arch, followed by the Burstone continuous arch. In mid-region, the major stress magnitudes were generated by Ricketts utility arch, followed by the Burstone continuous arch, anchorage bend arch, and arch wire with a reverse curve of Spee. In the cervical region, the major stress magnitudes stemmed from Ricketts utility arch, followed by arch with reverse curve of Spee and the anchorage bend arch. The Burstone continuous arches presented the least stresses in the cervical region. On comparing fringe orders among root thirds, of each tooth, in all arches analyzed, major magnitudes of stresses were observed in the cervical regions. On comparing fringe orders among teeth, in each root third, the major magnitudes of stresses were observed in lateral incisors in Burstone continuous arches. However, in both Ricketts utility arches and anchorage bend arches the major stresses magnitudes were observed in central incisors. In arch with a reverse curve of Spee the major magnitudes of stresses were identified in left incisors. Consequently the results in the present study allowed a visualization and understanding of the effects of the diverse intrusion arches. However, such results should be observed with caution, requiring further study to confirm method reproducibility as well as results.

O objetivo deste trabalho foi tentar correlacionar microestrutura e propriedades magnéticas de ímãs permanentes de alta energia do tipo Sm(CoFeCuZr)z para aplicações em temperaturas acima de 300°C. Avaliou-se a possibilidade de que o constituinte matriz da microestrutura dos ímãs para altas temperaturas fosse diferente do constituinte matriz dos ímãs convencionais. Com este propósito foram estudados três conjuntos de amostras: i) Dois ímãs comerciais para aplicações na temperatura ambiente, um da Electron Energy e outro da Vacuumschmelze. Eles foram caracterizados magneticamente e a sua microestrutura foi analisada por microscópio eletrônico de varredura dotado de análise química, com o objetivo de avaliar se os mesmos apresentavam dois microconstituintes presentes em algumas ligas de Sm(CoFeCuZr)z. ii) Uma liga comercial da Johnson Matthey (JM) que é utilizada para produzir ímãs permanentes de Sm(CoFeCuZr)z. Essa liga foi utilizada para o estudo e avaliação de ciclos térmicos como solubilização, tratamento isotérmico, rampa de resfriamento lento e tratamento térmico a 400°C, e o seu efeito nas propriedades magnéticas e na micro e nano estruturas. iii) Duas séries de ligas com seis amostras cada série produzidas em forno a arco voltaico no LMM-IFUSP, com o propósito de estudar o efeito do teor de cobre e samário nas propriedades magnéticas, na microestrutura e na nanoestrutura dessas ligas. A caracterização magnética em campo de 9T permitiu determinar a polarização máxima e o campo coercivo das amostras. A caracterização magnética em campos de até 2T permitiu determinar o campo coercivo e a polarização remanente das amostras em temperaturas na faixa de 200 a 500°C. Três ligas resultaram em campo coercivo Hci > 398kA/m (Hci > 5kOe) a 450°C, que segundo a literatura, podem ser utilizadas em aplicações em temperaturas elevadas. Uma caracterização detalhada da microestrutura e da composição química foi feita utilizando-se Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com VI análise química de praticamente todas as amostras. No diagrama de fases pseudo-ternário foi possível definir o campo de fases das composições 2:17R com baixo e alto Sm. As amostras da liga comercial JM e três das doze ligas produzidas em forno a arco voltaico apresentaram os microconstituintes claro e escuro e estes parecem não afetar as propriedades magnéticas das amostras. Foi observado que com o aumento do teor de Sm na liga a polarização máxima diminui. A polarização máxima Jmáx também diminui com o aumento do teor de Cu na liga, porém de forma menos acentuada. Foi possível observar a estrutura nanométrica, bem como a presença e a formação das nanocélulas nessas ligas nanocristalinas com elétrons secundários via microscopia eletrônica de varredura com fonte de emissão de campo MEV/FEG, que é um diferencial neste trabalho uma vez que essas análises são típicas em microscopia eletrônica de transmissão. Verificou-se que as nanocélulas são observáveis com FEG em amostras cuja coercividade são superiores a 159 kA/m (2kOe). Foi possível aplicar o modelo de Stoner-Wohlfarth modificado por Callen Liu e Cullen à curva de histerese para determinar o campo de anisotropia magnetocristalina, a magnetização de saturação e o coeficiente de interação de campo médio 1/d. A difração de Raios-X aliada ao refinamento Rietveld permitiram determinar as fases formadas em altas temperaturas após o tratamento de homogeneização a 1175°C/4h. Verificou-se que há a formação de duas fases romboédricas, uma rica em cobre e a outra rica em ferro. Este dado é inédito na literatura. / The main objective of this study was to correlate microstructure and magnetic properties of high-energy permanent magnets of the Sm(CoFeCuZr)z type for applications at temperatures above 300°C. The possibility that the matrix constituents of the microstructure of high temperature magnets are different from the matrix constituents of the conventional magnets is investigated with three sets of samples: i) Two magnets for commercial applications at room temperature, one produced by Electron Energy and the other by Vacuumschmelze. ii) A Sm(CoFeCuZr)z as-cast alloy synthesized by Johnson Matthey (JM) for permanent magnets production was used to study the effect of heat treatment steps as follows: (a) solutionizing at 1175°C for 4h, b) followed by quenching in water, (c) reheating at 820°C for 7h, d) followed by slow cooling down at 1°C/min to 400°C, and (e) heat treatment at 400°C for different durations and their effects on its magnetic properties and its micro and nanostructure. iii) Two series of Sm(CobalFe0.15CuxZr0.023)7 and Sm(CobalFe0.15CuxZr0.023)8.5 alloys with x=0.058, 0.088, 0.108 were prepared by arc melting technique, in order to study the effect of Copper and Samarium contents on its microstructure and magnetic properties. The characterization in magnetic fields up to 9T allowed to determine the maximum polarization and the intrinsic coercivity of the samples. The characterization in magnetic field up 2T allowed to determine the coercive field and remanence of the samples at temperatures between 200°C and 500°C. Three alloys resulted in coercive field Hci > 398kA/m (Hci > 5kOe) at 450°C, which according to the literature, can be used in applications at elevated temperatures. A detailed characterization of the microstructure and chemical composition was performed using scanning electron microscopy (SEM) with EDAX chemical analysis of virtually all samples. The JM samples and three of the twelve alloys produced in the electric arc furnace showed the light and dark microconstituents, here identified as two 2:17 rombohedral phases with low and VIII high Sm. In a pseudo-ternary phase diagram it was possible to define the two phase field of 2:17R with low and high Sm. No correlation could be found with the magnetic properties of the samples. It was observed that by increasing the Sm content in the alloy the maximum induction Jmax decreases. The maximum induction Jmax also decreases with increasing Cu content in the alloy, but to a lesser extent. It was possible to observe the nanocrystalline microstructure as well as the presence and formation of nanocrystalline cells with scanning electron microscopy with field emission source SEM-FEG. Those characteristics are usually only observed by transmission electron microscopy. It was found that the nanocrystalline cells are observable with SEM-FEG on samples whose coercivity is above 159 kA/m (2kOe). It was possible to apply the Stoner-Wohlfarth model modified by Callen Liu and Cullen in the hysteresis loop to determine the magnetocrystalline anisotropy field, the saturation magnetization and the mean field interaction 1/d. The X-ray diffraction coupled with a Rietveld refinement were used to determine the phases formed at high temperatures after the solutinizing heat treatment at 1175°C/4h. It was found that there are two kinds of 2:17 rhombohedral phases formation. One is rich in copper and the other rich in iron.

A presente tese de doutorado avalia a Emissão Magnética Espontânea (SME), fenômeno descrito recentemente no grupo de pesquisa do professor Hélio Goldenstein e que já demonstrou ser uma ferramenta promissora para monitorar a transformação martensítica nos aços. O SME é utilizado para monitorar a velocidade de propagação de plaquetas de martensita; identificar a temperatura em que ocorre o inicio da primeira transformação (Ms); observar martensita induzida por deformação ou tensões durante a deformação de aços contendo austenita metaestável e também estudar a transformação isotérmica da austenita em martensita. A duração dos picos individuais magnéticos emitidos no início (Ms) e no final (Mf) da transformação martensítica durante o resfriamento contínuo foram medidos e comparados com os tamanhos médios das placas de martensita, obtidos através da metalografia quantitativa. O SME, um fenômeno mais sensível do que outras medidas globais como a resistividade, dilatometria, Ruído Magnético de Barkhausen (MBN), etc., não exige um volume crítico de transformação para ser detectado, e é capaz de detectar sinais de placas individuais crescentes. / This PhD thesis evaluates the Spontaneous Magnetic Emission (SME), a phenomenon recently described in the research group of Professor Hélio Goldenstein that has proved to be a promising tool to monitor the Martensitic Transformation in steels. The SME is used to monitor the speed of propagation of martensite plates; to identify the temperature at which the first transformation occurs (Ms); to observe martensite straininduced or stresses during deformation of steels containing metastable austenite and also study the isothermal transformation of austenite in martensite. The duration of individual magnetic peaks issued at the start (Ms) and in the end (Mf) of the martensitic transformation during the continous cooling were measured and compared with the average size of the martensite plates obtained by quantitative metalography. The SME, a phenomenon more sensitive than other global measures such as resistivity, dilatometry, Magnetic Barkhausen Noise (MBN), etc., does not require a critical volume of transformation to be detected, and is able to detect signs of growing individual plates.

A liga de alumínio designada AA4006 é muito utilizada na indústria. É uma liga do sistema Al-Fe-Si, com teores (% em massa) de Si na faixa de 0,8 a 1,2% e Fe entre 0,5 e 0,8%. Apesar de ser bastante utilizada, ela foi pouco estudada. Neste trabalho foi realizado um estudo comparativo da microestrutura e da textura cristalográfica entre chapas da liga AA4006 produzidas por dois processos industriais de lingotamento: contínuo (Twin roll caster TRC) e semicontínuo (Direct chill DC). Para a caracterização microestrutural, foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica com luz polarizada, microscopia eletrônica de varredura com microanálise química, medidas de condutividade elétrica e ensaios de dureza Brinell. A textura cristalográfica foi determinada por difração de raios X. Foram detectadas e discutidas diferenças significativas nas morfologias e distribuições de grãos e de partículas de fases intermetálicas. O estudo da textura cristalográfica foi realizado ao longo da espessura das tiras e os resultados mostraram variações significativas da textura entre as chapas ao longo da espessura. A chapa produzida por lingotamento contínuo apresentou uma típica textura de cisalhamento nas proximidades de sua superfície, enquanto nas regiões mais internas a fibra foi observada. O estudo da recristalização de chapas metálicas laminadas a frio é muito útil para a obtenção da temperatura de amolecimento do material submetido a um tratamento térmico. Tratamentos térmicos isócronos no intervalo de uma hora foram feitos em amostras das duas chapas e a chapa produzida pelo processo TRC apresentou a temperatura para 50% de recristalização em torno de 290 ºC e a amostra da chapa produzida pelo processo DC em torno de 270 ºC. A textura cristalográfica pode mudar com a recristalização e com a laminação do metal. Utilizando estas etapas de processamento do material, a orientação dos grãos de uma tira metálica pode ser otimizada, a fim de, por exemplo, melhorar a estampabilidade de chapas na obtenção de um dado produto com valor agregado. Neste trabalho as curvas de amolecimento para duas chapas produzidas por lingotamento contínuo e lingotamento semicontínuo da liga de alumínio AA4006 também foram determinadas e comparadas. Embora as diferenças detectadas entre as curvas de amolecimento tenham sido pequenas, foi possível verificar que a recristalização da chapa produzida por twin roll caster TRC ocorre em temperaturas mais elevadas do que na chapa produzida pelo processo direct chill DC. Resultados da textura cristalográfica em amostras destas chapas (laminadas e recozidas) foram obtidos utilizando difração de raios X e difração de elétrons retroespalhados EBSD. Estes resultados indicaram a presença da textura de cisalhamento na superfície e a fibra no centro da amostra laminada a frio (70% de redução) da chapa obtida por lingotamento contínuo. Na amostra da chapa obtida por lingotamento semicontínuo, a componente cubo e a fibra foram vistas na superfície e no centro. Uma textura fraca com grãos orientados ao acaso foi vista nas duas amostras (TRC e DC) recristalizadas das duas chapas, possivelmente, devido à nucleação estimulada por partículas. A fibra desapareceu nas amostras (TRC e DC) recristalizadas. / AA4006 Aluminum alloy is extensively used in industry. It belongs to the Al-Fe-Si system, with Si between 0,8 and 1,2 % mass, and Fe between 0,5 and 0,8 % mass. This alloy is less studied despite its extensive use. A comparative microstructural study has been performed in as-received AA4006 alloy strip produced by two industrial casting processes: twin roll caster (TRC) and direct chill (DC). Polarized optical microscopy, scanning electron microscopy with microanalysis, electrical conductivity measurements and Brinnel hardness tests have been used for microstructural characterization. Significant differences in the grain and intermetallic particle sizes, morphologies and distributions were detected and are discussed. Thermal treatments effects on the silicon content in solid solution were also studied. Crystallographic textures have been also determined. Textures across thickness of both sheets have been analyzed and compared. Results showed significant texture changes across thickness of the specimens. Texture analysis was carried out using X-ray diffraction technique. Twin roll caster (TRC) sheet presented the typical shear texture near the surface, while, in internal regions, the -fibre was observed. A recrystallization study of cold rolled metallic sheets is very important to obtain softening temperature for the material during annealing. After cold rolling with 70% of reduction in thickness, followed by isochronous heat treatments, the samples of the two sheets produced by TRC and DC presented a 50% recrystallization temperature around 290 ºC and 270 ºC, respectively. Crystallographic texture can change during the metal rolling and recrystallization. These processing steps can optimize the grain orientation distribution in a metal strip to improve, for instance, the stamping process, in order to obtain an aggregated value product. Softening curves were also compared and determined for the two sheets (rolled and annealed) of the AA4006 aluminum alloy produced by twin roll caster TRC and direct chill DC processes. It was detected that the recrystallization of the strip produced by TRC process occurs at a higher temperature than that for the DC process, despite the little differences in their softening curves. Crystallographic texture results, for the sheet samples, were obtained by using X-ray diffraction and electron back scatter diffraction EBSD techniques. These results indicated the shear texture presence on the surface and fiber at the center of the cold rolled (70% area reduction) sample for the sheet produced by TRC process. In the sheet sample produced by the DC process, under the same conditions, the cube component and fiber texture (at the surface and at the center) were observed. A texture with random oriented grains was detected in two deformed and recrystallized samples of the two sheets (TRC and DC). It is suggested that this texture occurs due to the particle stimulated nucleation. There was fiber absence in the recrystallized samples (TRC and DC).

O objetivo do presente projeto é a combinação de abordagens experimentais e teóricas para o desenvolvimento de bancos de dados termodinâmicos, visando o modelamento de aços e ligas de alto desempenho. Entre esses materiais estão as superligas fundidas por centrifugação para aplicações em fornos de reforma e pirólise, bem como aços-ferramenta reforçados por fases intermetálicas. Os métodos teóricos mencionados correspondem à combinação de cálculos de estrutura eletrônica e modelamento termodinâmico em temperaturas finitas, através do protocolo Calphad. Esta metodologia vem sendo aplicada com sucesso por vários grupos de pesquisa brasileiros e internacionais. Utilizando-nos de dados experimentais para o sistema Fe-Cr-Mo-C, obtidos recentemente em nosso laboratório, e cálculos de primeiros princípios para o sistema Ni-Nb-Si, aliados a outros resultados experimentais da literatura, aperfeiçoamos os bancos de dados termodinâmicos existentes para estes dois sistemas, minimizando as inconsistências quanto às evidências experimentais em relação aos campos de estabilidade e equilíbrio entre fases. No sistema Fe-Cr-Mo-C, utilizamo-nos de dados experimentais para uma reotimização da descrição termodinâmica. Adotamos novas descrições para os binários Cr-Fe, C-Cr e C-Fe, com novos modelos para as fases cementita no sistema C-Fe e sigma no sistema Cr-Fe. Com essas alterações, fomos levados a reavaliar todas as descrições dos ternários, reotimizando-os quando necessário (C-Cr-Fe) ou apenas revalidando os modelamentos pré-existentes (C-Cr-Mo). Por fim, reotimizamos o quaternário como um todo, chegando a resultados satisfatórios quando comparados a resultados experimentais. As propriedades termodinâmicas do sistema Nb-Ni-Si são pouquíssimo conhecidas. Por este motivo, não há dados suficientes na literatura para realizar um assessment completo deste sistema. Por isto, decidimos realizar cálculos de primeiros princípios de estrutura eletrônica, para a determinação de energias de formação dos compostos ternários presentes neste sistema. Os sistemas binários Nb-Ni, Nb-Si e Ni-Si, por outro lado, são bem conhecidos, cada um deles contando com diversas descrições termodinâmicas publicadas ao longo dos últimos anos. Por esta razão, adotamos as mais recentes descrições termodinâmicas dos binários como ponto de partida para o modelamento do sistema ternário. O resultado do modelamento, quando comparado aos poucos dados experimentais disponíveis, é bastante satisfatório. / The aim of this project is the combination of advanced experimental and theoretical approaches for the development of thermodynamic databases dedicated to modelling steels and high performance alloys. Examples of materials are centrifugally-cast superalloys designed for use in reforming and pyrolisis furnaces, as well as intermetallic-reinforced tool steels. The theoretical methods are the combination of electronic structure calculations and thermodynamic modeling at finite temperatures using the CALPHAD method. This methodology has been used by different scientific groups, both in Brazil and around the world. Using experimental data in the Fe-Cr-Mo-C sytem, recently determined in our laboratory, and first principles calculations in the Nb-Ni-Si system, together with other experimental results from the literature, we improved the existing thermodynamic databases for these two systems, minimizing discrepancies regarding the experimental evidence about phase stability fields and phase equilibria. In the Fe-Cr-Mo-C system, we employed experimental data for a reoptimization of the thermodynamic description. We adopted new descriptions for the binary Cr-Fe, C-Cr, and C-Fe systems, with new models for cementite in the C-Fe system, and sigma in the Cr-Fe system. Because of these alterations, a reevaluation of the ternary descriptions was necessary, reassessing them when required (C-Cr-Fe) or just revalidating existing models (C-Cr-Mo). After that, we re-optimized the quaternary system, arriving at satisfactory results, in comparison with experimental data. The thermodynamic properties of the Ni-Nb-Si system is almost completely unknown. For that reason, there are not enough data in the literature to perform a complete assessment of the system. With that in mind, we decided to perform first-principles electronic structure calculations, in order to determine the formation energies of the ternary compounds. The binary systems, on the other hand, are very well-known, each one of them with several published thermodynamic assessments during the last few years. For this reason, we adopted the most recent thermodynamic descriptions of the binaries as a starting point for the modelling of the ternary system. The result of the modelling is very satisfactory, in comparison with the few experimental information available.

Este trabalho trata da avaliação da técnica de conformação por expansão fluidostática (bulge forming) através de uma matriz com múltiplas cavidades. Duas ligas de especificação AA5083 e Pb-60Sn foram submetidas ao processo de superplasticidade (Superplastic Forming) para a verificação de diferentes parâmetros de trabalho e comparação com os resultados por simulação numérica. Uma das principais conclusões obtidas é que o método multidomo foi válido para o estudo do fenômeno superplástico. Os testes foram realizados através do método de pressão constante, onde foi possível obter variáveis como tensão, taxa de deformação e índice de sensibilidade a taxa de deformação. Uma importante implicação deste processo é o controle correto do tempo de trabalho com cavidades conformadas em ensaios distintos. / This study aims to evaluate the forming technique fluidostatic expansion (bulge forming) through a die with multiple cavities. Two AA5083 alloy and Pb-60Sn specification were submitted to superplasticity process (superplastic forming) for checking different working parameters and comparison with the results in numerical simulation. One of the main conclusions is that the multidomo method was valid to study the superplastic phenomenon. The tests were performed using the constant pressure method, where it was possible to obtain variables such as stress, strain rate and the strain rate sensitivity index. An important implication of this process is the correct control of working time with shaped cavities in separate trials.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3249.pdf: 11024185 bytes, checksum: 80826ca263ef595b53e77d333e4a12a8 (MD5) Previous issue date: 2009-05-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / This study evaluated the electrodeposition processes of Sn, Zn and Sn-Zn alloy in the absence and presence of tartaric acid as complexing agent. Initially all the systems studied were evaluated by Cyclic Voltammetry to determine the deposition potentials of the pure metals and alloy. The results showed that the presence of the complexant shifts the deposition process of both Sn and Zn to more negative potential values. The metals codeposition can be determined by the variation in the shape and potentials of the peaks of deposition in the voltammograms obtained for the alloy when compared to those for individual metals. The potential-step technique (Chronoamperometry) was used to characterize the initial stages of electrocrystallization. It was found that the nucleation processes of Sn (in the absence and presence of the complexant) and Sn-Zn alloy (in complexed medium) are governed by progressive nucleation, while for Zn in both media and for the Sn-Zn alloy in non-complexed medium were ill-defined. Thus, these can be characterized as mixed processes. Films obtained at different deposition potentials were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX). It was observed that using the tartaric acid it was possible to obtain more uniform and homogeneous deposits and, apparently, favouring the reduction process and achieving a more protective coating. The morphology, composition and X-Ray Diffraction (XRD) of films galvanostatically deposited varying the complexing agent (potassium sodium tartrate or sodium gluconate) and the deposition current (5,0 mA cm-2 and 30,0 mA cm-2) were also analyzed. It was found that at a lower current density the films obtained showed a better uniformity, while those obtained at a higher current density showed a finer grain structure due to an increased nucleation rate in this last instance. Moreover, we can say that the tartrate favours the deposition of Zn when compared to the gluconate. By the XRD analysis it was possible to observe that the alloys consist of separated phases of Sn and Zn crystals and they do not form any intermetallic compound. / Neste trabalho foram avaliados os processos de eletrodeposição do Sn, do Zn e da liga de Sn-Zn na ausência e na presença de ácido tartárico como agente complexante. Inicialmente todos os sistemas foram avaliados por Voltametria Cíclica para determinação dos potenciais de deposição dos metais puros e da liga. Os resultados obtidos mostraram que a presença do complexante desloca o processo de deposição, tanto do Sn como do Zn, para potenciais mais negativos. A codeposição dos metais pode ser verificada pela variação nas formas e potenciais dos picos de deposição obtidos nos voltamogramas da liga quando comparados com os dos metais individuais. A técnica de saltos potenciostáticos (Cronoamperometria) foi utilizada para caracterizar os estágios iniciais de eletrocristalização. Foi constatado que os processos de nucleação do Sn (na ausência e na presença do complexante) e da liga de Sn-Zn, em meio complexado, são governados por nucleação progressiva, enquanto para o Zn em ambos os meios e para a liga de Sn-Zn, em meio não complexado, não foram bem definidos, podendo ser caracterizados como processos mistos. Filmes obtidos em diferentes potenciais de deposição foram caracterizados por voltametria de dissolução anódica, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios-X (EDX). Foi observado que com a utilização do ácido tartárico era possível obter depósitos mais uniformes e homogêneos e, aparentemente, houve favorecimento do processo de redução e obtenção de um revestimento mais protetor. Também foram realizadas análises de morfologia, composição e Difração de Raios-X (DRX) de ligas de Sn-Zn eletrodepositadas galvanostaticamente variando o complexante (tartarato duplo de potássio e sódio ou gluconato de sódio) e a corrente de deposição (5,0 mA cm-2 e 30,0 mA cm-2). Verificou-se que, com a utilização de uma densidade de corrente menor, os filmes obtidos apresentaram maior uniformidade, enquanto os obtidos com uma densidade de corrente maior apresentaram cristais menores devido a uma maior velocidade de nucleação neste último caso. Além disso, pode-se dizer que o tartarato favoreceu a deposição de Zn em relação ao gluconato. Com a análise por DRX foi possível observar que as ligas são constituídas de fase separadas de cristais de Sn e de Zn, não formando qualquer composto intermetálico.

Orientador: Richard Landers / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-15T20:58:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_WilliamdeOliveira_M.pdf: 9448249 bytes, checksum: 3dd42234cee158f2636fa903c68e5819 (MD5) Previous issue date: 2010 / Abstract: The Fermi Energy of a metal or a metal alloy is an important parameter for defining the energy levels associated with the material. Usually all other energy levels are defined relative to it. Notwithstanding the experimental determination of the absolute Fermi Energy (EF ) of a system is almost impossible. On the other hand to measure important phenomena such as charge transfer between the elements of a metal alloy, knowledge of changes of the EF are necessary. In this study we explore the use of chemical shifts derived from X-ray excited photoelectrons and Auger electrons to map changes in the relative EF as a function of concentration for the solid solution AuxPd1-x. First observing the Auger shifts of the Au, analogously to Nascente et al. [4] and then looking at the shifts of the Ar2p line of Ar atoms implanted with low energy into the alloys. Due to the inert nature of Ar atoms it is predicted that these shifts should be related to the changes in the FE of the alloy determined by shifts of the Au XAES lines. It is shown that both methods produce equivalent results, validating the prediction, and possibly indicating that the use of shifts from Ar implanted into a more general class of alloys could be a useful tool for detecting changes in EF in alloys / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física