Tese (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-05T14:12:29Z No. of bitstreams: 1 2017_WeimarSilvaCastilho.pdf: 11425631 bytes, checksum: 7ed2c8cfd2a72a3b8f4856c130c8dbb2 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-11T16:21:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_WeimarSilvaCastilho.pdf: 11425631 bytes, checksum: 7ed2c8cfd2a72a3b8f4856c130c8dbb2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-11T16:21:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_WeimarSilvaCastilho.pdf: 11425631 bytes, checksum: 7ed2c8cfd2a72a3b8f4856c130c8dbb2 (MD5) Previous issue date: 2017-08-10 / As ligas com memória de forma possuem a habilidade de retornar, após uma deformação pseudoplástica a um formato ou tamanho previamente definido, quando submetidas a um ciclo termomecânico adequado. Essas ligas exibem duas propriedades fundamentais: a pseudoelasticidade e o efeito memória de forma. O tratamento criogênico é muito utilizado na indústria para melhorar as propriedades mecânicas dos aços, fundamentalmente a resistência ao desgaste. O objetivo desta pesquisa foi investigar se e como o tratamento criogênico afetaria as propriedades térmicas e mecânicas de duas ligas de NiTi, sendo uma austenítica Ni57Ti43 e outra martensítica Ni55Ti45 na faixa de temperatura de 24°C à 27°C. A metodologia empregada consistiu de uma análise experimental comparativa entre propriedades térmicas e mecânicas das ligas como recebidas, com as tratadas criogenicamente. E de análise microestrutural dos mesmos materiais para explicar os resultados. O tratamento criogênico consistiu em um resfriamento à -196 °C, por imersão em nitrogênio líquido, em diferentes tempos de imersão que variaram entre 6 e 48 horas. As propriedades térmicas (temperaturas de transformação de fase e calor latente de transformação) foram avaliadas por Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), e as mecânicas (módulo de elasticidade e amortecimento) por excitação por impulso, também foi avaliada a dureza Rockell - B. A análise microestrutural foi realizada por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de raios X (DRX) e Fluorescência de raios X (FRX). Os resultados mostraram que, independente do tempo de resfriamento criogênico, o módulo elástico, a dureza e as fases presentes no material não sofreram modificações. Porém, houve aumento nas seguintes propriedades das ligas: temperatura de transformação de fase, histerese térmica e amortecimento. As observações das análises microestruturais permitiram concluir que não houve aumento no tamanho médio do grão. / The shape-memory alloys bear the ability of returning, after a pseudoplastic deformation, to a size or shape previously when submitted to an adequate thermomechanical cycle. Those alloys present two fundamental properties: the pseudoelasticity and the shape-memory effect. The cryogenic treatment is very much used in industry for the improvement of the mechanical properties of the steel, essentially the abrasion resistance. The objective of this research was to investigate whether and how the cryogenic treatment would affect the thermal and mechanical properties of two shape-memory alloys, one austenitic Ni57Ti43 and another martensitic Ni55Ti45, in a temperature range from 24 ºC to 27º C . The method consisted of an experimental comparative analysis of the thermal and mechanical properties of the alloys in as received and the cryogenically treated conditions. Also a microstructural analysis of the same material was carried out to explain the results. The cryogenic treatment consisted of a cooling action at -196 º C through immersion in liquid nitrogen in different periods of immersion that varied between 6 and 48 hours. The thermal properties (phase transformation temperatures and transformation latent heat) were evaluated by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and the mechanic (modulus of elasticity and damping) technique through impulse excitation; the hardness was also evaluated. The microstructural analysis accomplished through Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD) and X-Ray Fluorescence (XRF). The results showed that apart the cryogenic cooling time, the modulus of elasticity, the hardness and the phases that were present in the material did not undergo modifications. Nevertheless, there was an increase in the following properties of the alloys: toughness, phase transformation temperature, thermal hysteresis and damping. The observations of the microstructural analyses enabled the conclusion that there was no increase in the average grain size.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-08-29T19:28:12Z No. of bitstreams: 1 2016_BartholomeuFerreiradaCruzFilho.pdf: 3202318 bytes, checksum: b5deea38f2b9babc7b349e1de3685469 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-09-05T17:14:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_BartholomeuFerreiradaCruzFilho.pdf: 3202318 bytes, checksum: b5deea38f2b9babc7b349e1de3685469 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-05T17:14:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_BartholomeuFerreiradaCruzFilho.pdf: 3202318 bytes, checksum: b5deea38f2b9babc7b349e1de3685469 (MD5) / As Ligas com Memória de Forma - LMF apresentam um grande potencial de aplicação nas diversas áreas da engenharia e da medicina. De maneira especial, naquelas onde esses materiais são empregados como atuadores, observa-se uma necessidade de aprimoramento de suas propriedades com sua resistência à fadiga termomecânica e à fadiga estrutural. Neste trabalho investiga-se o potencial de tratamento criogênico para alterar propriedades de LMF. O tratamento criogênico profundo vem sendo empregado há décadas para aprimorar propriedades materiais em aços como o aumento de resistência ao desgaste em aços ferramentas e da vida à fadiga em materiais ferrosos. O objetivo do presente trabalho foi investigar a influência de tratamento criogênico profundo em propriedades mecânicas (módulo elástico, amortecimento e dureza) e térmicas (temperaturas de transformação de fase e calor latente de transformação) da liga Ni48-Ti52. Para isso, realizou-se uma análise comparativa experimental dessas propriedades antes de depois do tratamento criogênico a -196oC por diferentes tempos de imersão. Os corpos de provas foram preparados e denominados NiTi_CR (CP’S como recebido), NiTi_TC12, NiTi_TC18 e NiTi_TC24 (CP´s tratados criogenicamente por imersão a -196oC por 12, 18 e 24 horas respectivamente). A taxa de resfriamento e aquecimento utilizada foi de 18°C/h. As referidas propriedades térmicas foram medidas por Calorimetria Diferencial de Varredura e as propriedades mecânicas por Excitação por Impulso. A análise microestrutural foi baseada em microscopias ótica e eletrônica de varredura e difratometria de raio-X. Os resultados mostraram que o tratamento criogênico afeta todas as propriedades investigadas, com destaque para a redução do calor latente de transformação e o aumento do fator de amortecimento. A análise microestrutural sinaliza que essas alterações podem estar associadas a alterações do tamanho de grão e de precipitados. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Smart Memory Alloys-SMA have a great potential for application in various engineering and medicine fields. In a special way, in those where these materials are used as actuators, there is a need for improvement of its properties such as resistance to thermomechanical fatigue and structural fatigue. This work investigates the potential of cryogenic treatment to change properties of SMA. Deep cryogenic treatment has been used for decades to enhance material properties in steels as the wear resistance increase in tool steels and fatigue life in ferrous materials. The objective of this study is to investigate the influence of deep cryogenic treatment on mechanical properties (elastic modulus, damping and stiffness) and thermal (phase transformation temperatures and latent heat processing) of Ni48-Ti52 alloy. In this sense, was carried out an experimental comparative analysis of these properties before and after the cryogenic treatment at -196ºC using different immersion times. The test samples were prepared and referred as NiTi_CR (CPs as received), NiTi_TC12, and NiTi_TC18 NiTi_TC24 (CP's cryogenically treated by immersion -196oC for 12, 18 and 24 hours respectively). The heating and cooling rate used was 18 ° C / hr. These thermal properties were measured by Differential Scanning Calorimetry and the mechanical properties by Impulse Excitation. Microstructural analysis was based on optical and electronic microscopy scanning and X-ray diffraction. The results showed that cryogenic treatment affects all the properties investigated, with emphasis on reducing the latent heat of transformation and increased damping factor. Microstructural analysis indicates that these changes may be associated with changes in grain size and precipitates.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2015-11-06T16:12:20Z No. of bitstreams: 1 2014_TadeuCastroDaSilva.pdf: 2147614 bytes, checksum: 731ebe11dc6987e4668595f2687dc38a (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2015-11-11T11:29:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_TadeuCastroDaSilva.pdf: 2147614 bytes, checksum: 731ebe11dc6987e4668595f2687dc38a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-11T11:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_TadeuCastroDaSilva.pdf: 2147614 bytes, checksum: 731ebe11dc6987e4668595f2687dc38a (MD5) / Medir temperatura é de fundamental importância na caracterização termomecânica e em muitas aplicações de ligas com memória de forma (Shape Memory Alloys - SMA). A aplicação da termografia infravermelha é muitas vezes a técnica mais adequada ou a única possível para mediar a temperatura de elementos com memória de forma, e essa medição depende do conhecimento da emissividade do material em questão. Tendo em vista que a emissividade depende das características superficiais do material, conhecer a emissividade de ligas com memória de forma se torna ainda mais importante, uma vez que ela pode variar com a mudança de fase do material, que é acompanhada por alterações na rugosidade da liga, o que por sua vez pode influenciar a emissividade e, consequentemente, o valor da temperatura medida, caso a devida correção da emissividade não seja feita. Vislumbrando estabelecer relações entre as transformações de fase martensíticas em ligas com memória de forma e emissividade, o objetivo do presente trabalho é conceber o projeto, construir e testar um aparato experimental que possibilite a medição da emissividade em ligas com memória de forma. O desenvolvimento do aparato experimental foi orientado pelas normas ASTM E1933-99 (Standard Test Methods for Measuring and Compensating for Emissivity Using Infrared Imaging Radiometers) e JIS A 1423 (Simplified test method for emissivity by Infrared Radio Meter) que estabelecem diretrizes para a medição de emissividade. O aparato desenvolvido utiliza sensores de temperatura infravermelhos ativos e passivos, na banda larga espectral de 8~14 μm e opera na faixa de temperatura de 25 ºC até 120 ºC. O ensaio foi executado sob vácuo de até 150 x 10-3 Pa. A funcionalidade e a eficiência do aparato foram avaliadas por meio da caracterização da emissividade de um material convencional (Aço 1020) e uma liga com memória de forma (Ni55Ti45). Os resultados obtidos em ambos são consistentes com dados disponíveis na literatura. A emissividade do aço manteve aproximadamente constante na faixa de temperatura considerada (25 a 100 ºC), e a liga Ni55Ti45 em peso apresentou uma variação de 9,5% na emissividade entre o estado completamente martenstítico e o completamente austenítico. Essa variação é explicada teórica e experimentalmente pela variação da rugosidade média da liga, que na fase martensítica é de 0,761 μm e na austenítica de 0,821 μm. Comparando os resultados obtidos com o aparato experimental e com um sensor de emissividade constata-se uma diferença de aproximadamente 4,2%. Assim, conclui-se que o aparato experimental desenvolvido atende aos propósitos para os quais foi concebido e possibilitará um aprofundamento da investigação da relação entre transformação martensítica e emissividade em ligas com memória de forma. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Measurement temperature is of fundamental importance in thermomechanical characterization and in many applications of Shape Memory Alloy (SMA). The use of infrared thermography is often the most suitable technique or the only possible way to measure, the temperature of the shape memory element and this measurement depends on knowledge of the emissivity of the material in question. Given that the emissivity depends on the surface characteristics of the material, to know the emissivity of the shape memory alloy becomes even more important since it may vary with the phase change material, which is accompanied by changes in surface roughness of the alloy, which in turn can influence the emissivity and hence the value of the measured temperature if the correction of the emissivity is not made. Gleaming establish relations between the martensitic phase transformations in shape memory alloys and their emissivity, the aim of the present work is to design, build and test an experimental apparatus that enables the measurement of emissivity in shape memory alloys. The development of the experimental apparatus is guided by the standards ASTM E1933-99 (Standard Test Methods for Measuring and Compensating for Emissivity Using Infrared Imaging Radiometers) and JIS A 1423 (Simplified test method for emissivity by Infrared Radio Meter) which establish guidelines for measuring emissivity. The developed apparatus applies passive and active infrared temperature sensors in the spectral bandwidth of 8~14 μm and operates in the temperature range from 25 °C to 120 °C. The measurements may be performed under vacuum of 150 x 10-3 Pa. The functionality and efficiency of the apparatus were evaluated by characterizing the emissivity of a conventional material (Steel 1020) and a shape memory alloy (Ni55Ti45 wt.%). The results of both are consistent with data available in the literature. The steel emissivity remains approximately constant over the considered temperature range (25 to 100 °C), and the Ni45Ti55 in wt.% alloy emissivity changed in 9.5% between the fully martensitic state and the fully austenitic one. This variation is explained theoretically and experimentally by the roughness variation of the alloy, which in the martensitic phase is 0.7610 μm and in the austenitic one 0.8217μm. Comparing the results obtained with the experimental apparatus and an emissivity sensor one notes a difference of approximately 4.2%. Thus, it is concluded that the developed experimental apparatus meets the purposes for which it was designed and so allow further investigation of the relationship between emissivity and martensitic transformation in shape memory alloys.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-05-22T14:39:58Z No. of bitstreams: 1 2013_MarceloNava.pdf: 3043230 bytes, checksum: fdf387e24e4915cf306d658073d2bf75 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-06-05T15:07:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_MarceloNava.pdf: 3043230 bytes, checksum: fdf387e24e4915cf306d658073d2bf75 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-05T15:07:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_MarceloNava.pdf: 3043230 bytes, checksum: fdf387e24e4915cf306d658073d2bf75 (MD5) / Ligas com memória de forma, como as dos sistemas de Cu-Al-Ni, Cu-Al-Be e Ni- Ti, possuem uma vasta gama de utilização, a qual inclui elementos funcionais de sensores e atuadores que funcionam através da variação das temperaturas dos materiais. A diversidade de suas aplicações depende não só de sua composição química, mas evitar a perda da capacidade de executar sua correta função com o tempo (envelhecimento/ crescimento de grão). Assim, o estudo da cinética de recristalização assume um papel importante por possibilitar o controle do estado encruado em função do tempo de tratamento. O objetivo deste trabalho é determinar e comparar as cinéticas de recristalização em função das temperaturas de tratamento das ligas Cu-14Al-4Ni , Cu-12Al-0,5Be e Ni-42Ti, com base na lei empírica de Johnson-Mehl-Avrami (J-M-A), assim como suas energias de ativação para crescimento de grãos, segundo equação baseada na lei empírica de Arrhenius. Para isso, foram realizadas análises dinâmicas em DSC para determinação da temperatura de recristalização das ligas encruadas. Em seguida, diferentes amostras foram recozidas em temperaturas próximas à de pico, de início e fim de recristalização da curva DSC, em tempos que variaram de 1 a 120 minutos. Depois de tratadas, as amostras foram submetidas a ensaios de microdureza Vickers, cujos resultados foram relacionados com o tempo e a fração transformada para determinação da cinética de recristalização. Para a caracterização do processo e de seus mecanismos, foram realizadas análises de Fluorescência de raios-X e de microscopia óptica. Foi verificado que a liga menos suscetível ao crescimento de grão, para temperaturas inferiores à de pico de recristalização, é a Ni-42Ti, a qual apresentou a maior energia de ativação, seguida da liga Cu-14Al-4Ni. Verificou-se, também, que a cinética de recristalização acompanhada pela variação de dureza, apesar das limitações deste processo, mostra-se uma importante ferramenta, atuando como orientadora para seleção dos tempos de tratamento em função da temperatura. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Alloys with shape memory, such as the Cu-Al -Ni , Cu -Al- Be and Ni -Ti systems, have a wide range of use, like functional elements that operate sensors and actuators according to the variation of the material temperature. The diversity of its application depends not only on its chemical composition, but avoid the loss of ability to perform its proper function over time (aging / grain growth). Thus, the study of recrystallization kinetics is important for enabling the control of hardened state as a function of treatment time. The objective of this study is to determine and compare the kinetics of recrystallization depending on the treatment temperatures of Cu-14Al-4Ni, Cu-12Al-0,5Be e Ni-42Ti alloys , based on the empirical law of Johnson - Mehl - Avrami ( JMA ), as well as their activation energies for grain growth, according to empirical law based on the Arrhenius equation. For this, dynamic DSC analyzes were performed to determine the recrystallization temperature of the strain hardened alloys. Then, the different samples were treated termically at temperatures close to the peak, start and end of recrystallization of the DSC curve at times ranging from 1 to 120 minutes. After treated termically, the samples were tested for microhardness, whose results were related to the time and the fraction transformed to determine the recrystallization kinetics. For the characterization of the process and its mechanisms, analysis of X-ray fluorescence and optical microscopy were performed. The alloy less susceptible to grain growth, for temperatures below the recrystallization peak, is the Ni-42Ti, which showed the highest activation energy, followed by Cu-14Al-4Ni. The recrystallization kinetics accompanied by varying hardness, despite the limitations of this process, is showed as an important tool, acting as advisor for selection of treatment times as a function of temperature.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2008. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2009-11-09T17:17:59Z No. of bitstreams: 1 2008_BrunoAlvesdeOliveira.pdf: 2908638 bytes, checksum: 9c7d1b529c15f9c84bdf3f9b06fbba3e (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2009-12-08T12:59:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_BrunoAlvesdeOliveira.pdf: 2908638 bytes, checksum: 9c7d1b529c15f9c84bdf3f9b06fbba3e (MD5) / Made available in DSpace on 2009-12-08T12:59:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_BrunoAlvesdeOliveira.pdf: 2908638 bytes, checksum: 9c7d1b529c15f9c84bdf3f9b06fbba3e (MD5) Previous issue date: 2008-11 / A pseudoelasticidade é o comportamento termomecânico da ligas com memória de forma (SMA – Shape Memory Alloys) observado na fase austenítica. Este comportamento está fortemente associado a uma transformação de fase martensítica induzida por tensão, e pode envolver deformações recuperáveis de até 10% em algumas ligas, conferindo a estes materiais uma grande capacidade de absorver energia mecânica. O objetivo do presente trabalho é conceber, projetar, construir e avaliar experimentalmente um isolador de vibração baseado no comportamento pseudoelástico das SMA. O isolador de vibração desenvolvido consiste de um cilindro ao qual são fixados internamente até oito fios de NiTi de até 5mm de diâmetro. Um protótipo do isolador foi construído e testado mecanicamente. Os resultados teóricos e experimentais obtidos ilustram o potencial destes materiais para isolação de vibração, e que o protótipo construído apresenta um comportamento pseudoelástico. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The pseudoelasticity is the thermomechanical behavior of the Shape Memory Alloys (SMA) observed in the austenite phase. This behavior is strongly associated with a stress induced martensite phase transformation, which can involve recoverable deformations up to 10% in some materials alloys, giving these alloys a great capacity to absorb mechanical energy. The purpose of this work is to concept, design, construct and evaluate experimentally a vibration isolator based on the pseudoelastic behaviour of SMA. The proposed isolator consists basically of a metallic cylinder with internally fixed SMA wires of up to 5mm in diameter. A prototype of the isolator was built and mechanically tested. The numerical and experimental results illustrate the potential of these materials for vibration isolation, and that the built prototype has a pseudoelastic behavior.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2007. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-05-20T16:22:31Z No. of bitstreams: 1 2007_VailtonAlvesdeFaria.pdf: 1525849 bytes, checksum: e3f2990aee0cf1a1b6962b3d3a521573 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-24T15:52:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_VailtonAlvesdeFaria.pdf: 1525849 bytes, checksum: e3f2990aee0cf1a1b6962b3d3a521573 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-24T15:52:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_VailtonAlvesdeFaria.pdf: 1525849 bytes, checksum: e3f2990aee0cf1a1b6962b3d3a521573 (MD5) / Este trabalho apresenta uma análise numérica da freqüência natural em estruturas compósitas híbridas com memória de forma (SMAHC – Shape Memory Alloy Hybrid Composite). O estudo é desenvolvido considerando-se diferentes combinações de matriz/reforço e para diferentes frações volumétricas de ligas com memória de forma (SMA – Shape Memory alloys). Para cada combinação de matriz/reforço e fração volumétrica de SMA analisa-se a influência da fração volumétrica de fios de SMA e de fibras de reforço na freqüência natural para diferentes condições de contorno de uma viga Euler-Bernoulli tipo SMAHC. Neste trabalho os filamentos de SMA são dispostos uniformemente no plano médio da viga, paralelamente ao seu plano neutro. Os principais resultados ilustram que para vigas compósitas com baixa fração volumétrica de reforço as SMA provocam um aumento de até 18,1% na freqüência natural, e para todos os casos analisados observou-se uma variação de até 34,6% na freqüência natural entre as fases martensita e austenita. Os resultados mostram que os compósitos híbridos com memória de forma têm grande potencial de aplicação no controle vibração. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a numerical analysis of the natural frequency in shape memory alloy hybrid composites (SMAHC). The analysis is developed for different combinations matrix/reinforcement and for different volumetric fractions of Shape Memory Alloys (SMA). For each combination matrix/reinforcement and SMA volumetric fraction the influence of the volumetric fraction of SMA and of reinforcement on the natural frequency of an SMAHC Euler-Bernoulli's beam is analyzed for different boundary conditions. In this work SMA filaments are arranged in the midplane, parallel to its neutral plane. The main results illustrate that for beams with small volumetric fraction of reinforcement the SMA filaments lead to an increase up to 18,1% in the natural frequency, and for all the analyzed cases occurred a variation up to 34,6% between the martensite and austenite phase.. The results show that shape memory hybrid composites have a high potential of application in the vibration control.

Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-09-21T18:32:48Z No. of bitstreams: 1 TeseEMM.pdf: 4177729 bytes, checksum: cabb6cb463e42cd06627cfd201d93244 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:35:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEMM.pdf: 4177729 bytes, checksum: cabb6cb463e42cd06627cfd201d93244 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:35:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEMM.pdf: 4177729 bytes, checksum: cabb6cb463e42cd06627cfd201d93244 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T18:35:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseEMM.pdf: 4177729 bytes, checksum: cabb6cb463e42cd06627cfd201d93244 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Shape memory alloys (SMA) have some exceptional properties such as the shape memory effect and the superelasticity. Both are associated with a martensitic/austenitic phase transformation. Alloys of the system Cu-Al-Ni, Cu- Zn-Al and NiTi belong to this class of material. The interest in the study of Cubased SMA arises from the fact that they are cheaper than NiTi and might achieve better properties in specific applications. Considering the presented facts, the aim of the thesis is to understand the phase transformation and its features such as the stabilization and hysteresis using thermoelastic thermodynamics and a theory of the compatibility between the austenite and martensite for the system Cu-Al-Ni. This system attracts attention of the scientific community because it is a good candidate in the application of high temperature shape memory alloys (HTSMA), working above 100 oC. Another aim of the thesis is to evaluate the mechanical and functional properties of one alloy processed by spray forming, which was selected based in on the previous study. Important correlations were observed on the thermodynamics and crystallographic compatibility with the phase transformation characteristics of the system Cu-Al-Ni, which also enabled the production of an alloy with good functional properties regarding the shape memory effect. / As ligas com memória de forma (LMF) possuem propriedades interessantes, como o efeito de memória de forma e o efeito da pseudoelasticidade, que são advindas de uma transformação de fase do tipo austenita/martensita. Dentre as ligas que apresentam estas propriedades, encontram-se as dos sistemas Cu-Al-Ni, Cu-Zn-Al e NiTi. O interesse em estudar as ligas a base de Cu vem do fato de que estas podem apresentar certas vantagens em relação às ligas a base de NiTi, tanto pelo custo reduzido dos elementos da liga e de processamento, como pela alto potencial de atingir melhores propriedades funcionais em aplicações específicas. Considerando essas questões, o objetivo da presente tese é o entendimento das transformações de fase martensíticas termoelásticas e suas características como estabilização e histerese, através de teorias de concentração de elétrons de valência, termodinâmica de transformação termoelástica e teorias de compatibilidade das fases austeníticas e martensíticas para as ligas do sistema Cu-Al-Ni com adições de outros elementos. Este sistema é de interesse da comunidade científica pelo fato de ser um bom candidato na utilização de ligas com memória de forma a altas temperaturas (acima de 100 oC). Um segundo objetivo desta tese é a avaliação das propriedades mecânicas e funcionais de uma liga processada por conformação por spray e que foi selecionada baseando-se nos critérios estudados anteriormente. Foram observadas importantes correlações entre os fatores termodinâmicos e de compatibilidade cristalográfica aqui estudados e as características de transformação de fase em ligas do sistema Cu-Al-Ni, o que permitiu também a produção de uma liga com boas propriedades funcionais no que tange o efeito com memória de forma.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8849589 bytes, checksum: 337394414de1a3c9ab9c071e9c18f59b (MD5) Previous issue date: 2014-02-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The shape memory alloy, more specifically constituted of CuAlBe, have played an important role in the manufacture of electromechanical components, especially when worked requests from thermal and/or applied stresses. At first, this present research work, were obtained, by casting the gas, samples of alloys Cu-11.8%Al-0.60%Be; Cu-11.8%Al-0.55%Be; Cu-11.8%Al-0.55%Be-0.50%Nb-0.27%Ni (wt%). Sequentially, quenched to half of them, with the intention of doing them acquire the shape memory effect. In a third moment, said samples passed assays DSCs, aiming raise the temperature curves of phase transformation (austenite: Ai/Af and martensite: Mi/Mf). The main study, performed during machining by turning dry, using a piezoelectric dynamometer, were defined the cutting forces of samples tempered and not tempered. In compliance with the track methodology, were applied five replicates, with four levels of cutting speed for each of the samples tested. The signals from the dynamometer were processed in LabVIEW and further processed in by a program done on MatLAB. Secondary assays were also performed soon after machining by turning dry. In the first, by means of a K-type thermocouple, temperatures of machining were measured along the stride; on the second, by assay of circularity, it was verified if there was or no retention of the martensite in the samples of shape memory alloys. It was found that the percentage of beryllium and nickel present in the alloys investigated, as well as the introduction of niobium as a grain refiner were decisive for achieving the results / As ligas com memória de forma, mais especificamente as constituídas de CuAlBe, têm desempenhado um papel importante na fabricação de componentes eletromecânicos, sobretudo quando trabalhados a partir de solicitações térmicas e/ou tensões aplicadas. A princípio, neste presente trabalho de pesquisa, foram obtidas, por fundição a gás, amostras das ligas Cu-11,8%Al-0,60%Be; Cu-11,8%Al-0,55%Be; Cu-11,8%Al-0,55%Be-0,50%Nb-0,27%Ni (% em peso). Sequencialmente, temperou-se a metade delas, com o intuito de fazê-las adquirir o efeito memória de forma. Num terceiro momento, as referidas amostras passaram por ensaios de DSCs, visando levantar as curvas de temperatura de transformação de fases (da austenita: Ai/Af e da martensita: Mi/Mf). No ensaio principal, realizado durante a usinagem por torneamento a seco, por meio de um dinamômetro piezoelétrico, definiram-se as forças de corte das amostras temperadas e não temperadas. Dando cumprimento à trilha metodológica, foram aplicadas cinco réplicas, com quatro níveis de velocidade de corte para cada uma das amostras ensaiadas. Os sinais oriundos do dinamômetro foram processados no LabVIEW e posteriormente tratados por uma programação feita em MatLAB. Ensaios secundários também foram realizados logo após a usinagem por torneamento a seco. No primeiro, por meio de um termopar tipo K, foram medidas as temperaturas de usinagem ao longo da passada; no segundo, por ensaio de circularidade, foi verificado se ocorreu ou não a retenção da martensita nas amostras das ligas com memória de forma. Constatou-se que a percentagem de berílio e de níquel presente nas ligas investigadas, bem como a introdução do nióbio como refinador de grãos foram decisivos para o alcance dos resultados obtidos

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-26T19:05:08Z No. of bitstreams: 1 FRANCISCO FERNANDO ROBERTO PEREIRA - DISSERTAÇÃO PPGEM 2014..pdf: 10508336 bytes, checksum: a4938bf6b7c859f88f7ee32741623dfa (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T19:05:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCISCO FERNANDO ROBERTO PEREIRA - DISSERTAÇÃO PPGEM 2014..pdf: 10508336 bytes, checksum: a4938bf6b7c859f88f7ee32741623dfa (MD5) Previous issue date: 2014-12-05 / Em muitas situações, os parafusos de sistemas mecânicos são encarados como componentes de importância secundária, quando na verdade podem ser fundamentais para seu funcionamento, desde que sejam utilizados dentro dos limites e modos de carregamento estabelecidos pelo fabricante. Caso isso não ocorra, os parafusos podem falhar de diversas formas. Visando solucionar ou minimizar esses inconvenientes, novos materiais têm sido estudados, a exemplo de materiais funcionais, como é o caso das Ligas com Memória de Forma (LMF). Essas ligas metálicas pertencem à classe dos materiais inteligentes e possuem a surpreendente capacidade de recuperar uma deformação “aparentemente plástica”, quando aquecidas acima de uma determinada temperatura crítica. Em virtude não apenas das propriedades especiais das LMF (Efeito Memória, Superelasticidade e outras), a aplicação desses materiais vem crescendo em diversos setores. Nesse contexto, uma possível alternativa para minimizar/eliminar os inconvenientes associados ao uso de parafusos convencionais seria a fabricação desses elementos a partir de LMF. Nesse panorama, o principal objetivo desse trabalho foi fabricar e testar parafusos de LMF do sistema NiTi (NiTinol). Os testes realizados visaram analisar o comportamento dos parafusos de LMF do ponto de vista da geração de força por meio do Efeito Memória de Forma (EMF), da deformação por Superelasticidade (SE) e do afrouxamento por Cisalhamento Transversal Cíclico (CTC). Para analisar os efeitos das diversas variáveis na resposta ao CTC, estes testes foram conduzidos de acordo com uma metodologia de planejamento experimental (PE). Com base nos resultados obtidos em geração de força, deformação superelástica e relaxação cíclica, é possível afirmar que os parafusos de LMF NiTi possuem um grande potencial aplicativo, atestando o caráter inovador deste trabalho, que servirá de base para futuros estudos na área de fixadores de LMF. / In many situations, the bolts of a mechanical design are considered as having a secondary importance, when in fact they have fundamental aspects of its operation, once they are used within the loading limits established by the manufacturer. If not, the bolts may failure through different manners. In order to solve or minimize these problems associated with bolts, new materials have been studied, such as Shape Memory Alloys (SMA). Such alloys belong to the class of active materials and have the surprising ability to recover an "apparently plastic" strain through a subsequent heating above a critical temperature. The application of these materials has increased on many fields, due to the special properties of these alloys (Shape memory, superelasticity and others). In this context, a possible alternative to minimize or even eliminate the drawbacks associated with conventional bolts would be manufacturing these elements from SMA. In this regard, the main objective of this work was to manufacture and test bolts made of SMA from NiTi-system. The tests aimed to analyze the behavior of SMA bolts from the viewpoint of Shape Memory Effect (SME), Superelasticity (SE), and Transverse Cyclic Shear (TCS). Thus, to analyze the effects of many factors on the response variable, some of the tests were carried out according to a methodology of Design of Experiments (DOE). Based upon the results, one can establish that the SMA bolts have a strong application potential and, in this way, it was possible to attest the innovative nature of this work, which might be the basis for future studies on the field of SMA fasteners.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-05-29T13:53:33Z No. of bitstreams: 1 2013_LuimarNogueiraCorreaFilho.pdf: 4325141 bytes, checksum: 6b70588cf62bfeeb4f43d41292196952 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-05-30T11:51:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_LuimarNogueiraCorreaFilho.pdf: 4325141 bytes, checksum: 6b70588cf62bfeeb4f43d41292196952 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-30T11:51:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_LuimarNogueiraCorreaFilho.pdf: 4325141 bytes, checksum: 6b70588cf62bfeeb4f43d41292196952 (MD5) / Com o surgimento de novas tecnologias, novos materias são necessários para que esta evolução aconteça, este é o caso das ligas com memória de forma, em particular ligas de Níquel Titânio (NiTi). Uma liga metálica que possui propriedades singulares como amortecimento, elasticidade, recuperação da geometria inicial, sendo utilizada em diversos ramos como medicina, odontologia, aeronáutica, indústria automotiva, construção civil e etc. No setor elétrico, especificamente em linhas de transmissão de energia elétrica, as quais sofrem ação dos ventos e após determinado tempo falham por fadiga nos pontos de fixação, para evitar tal acontecimento, são utilizados absorvedores dinâmicos de vibração que reduzem ou eliminam as vibrações geradas pela ação dos ventos absorvendo energia. Neste trabalho foi estudada a influência do tratamento térmico nas propriedades mecânicas e térmicas de uma liga NiTi pseudoelástica com T > Af, como parte preliminar de um projeto que visa utilizar a liga como absorvedor dinâmico de vibração. Para obtenção das propriedades da liga foi utilizado ensaio de dureza, calorimetria diferencial de varredura (DSC), caracterização não-destrutiva dos módulos de elasticidade e amortecimento a partir das frequências naturais de vibração obtidas pela técnica de excitação por impulso, e ensaio de tração para levantar os platôs de transformação de fase e propriedades mecânicas do material. Primeiramente, barras cilíndricas (Ø 6 mm) e polidas de NiTi foram usinadas, após isso solubilizadas a 650ºC por 60 minutos com intuito de eliminar qualquer transformação martensítica induzida por tensão e/ou temperatura e submetidas posteriormente a tratamento térmico de 350ºC e 600ºC por 30 minutos, respectivamente. Foi observado que o tratamento a 350ºC apresentou formação de fase R a temperatura ambiente, a qual foi solubilizada a 600ºC. A presença de fase R levou à diminuição do módulo de elasticidade na liga. Após ensaios de tração foi observado que a condição 600ºC obteve a maior relação platô superior e inferior de transformação de fase, podendo esta ser correlacionada com a área de histese, possuindo assim a maior dissipação de energia, condição que teria provavelmente um melhor comportamento como absorvedor dinâmico de vibração. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / With the emergence of new technologies, new materials are required for this evolution to happen, this is the case of alloys with shape memory. Alloys in particular Nickel Titanium (NiTi). A metal alloy that has unique properties such as damping, elasticity, recovery of the initial geometry being used in various fields like medical, dental, aerospace, automotive, construction and so on. In the electricity sector, specifically in transmission lines of electricity, which suffer from wind action and after some time fail due to fatigue at the fixing points to avoid such an event, are used dynamic vibration absorbers that reduce or eliminate the vibrations generated by action of wind energy absorbing. In this work the influence of the heat treatment was investigated in thermal and mechanical properties of an alloy NiTi pseudoelastic with T > Af, as a preliminary part of a project that aims to use the league as dynamic vibration absorber. To obtain the properties of the alloy was used hardness testing, differential scanning calorimetry (DSC), non destructive characterization of elastic and damping modules from the natural vibration frequencies obtained by the impulse excitation technique and tensile test for raise the plateaus of phase transformation and mechanical properties of the material . First, cylindrical bars (6 mm) and polished NiTi were machined, after which solubilized at 650°C for 60 minutes in order to eliminate any martensite induced by stress and/or temperature and subsequently subjected to heat treatment of 350°C and 600°C for 30 minutes, respectively. It was observed that the treatment at 350°C showed the formation of R phase at room temperature, which was solubilized at 600°C. The presence of R phase led to a decrease of the elastic modulus in the league. After tensile tests was observed that the condition 600°C had the highest respect upper and lower plateau phase transformation, which may be correlated with the area of histese, thus having a greater energy dissipation, a condition that would likely have a better behavior as absorber dynamic vibration.