Neste trabalho é apresentado o efeito do tratamento térmico no aço inoxidável Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Co com Efeito de Memória de Forma (EMF), processado por trefilação com diferentes reduções de áreas (RA). As amostras foram caracterizadas em termos da evolução microestrutural e do EMF. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio de técnicas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, e medidas obtidas por difração de raios X. Foram realizadas medidas de dureza Vickers para acompanhar o encruamento e o amolecimento das amostras tratadas termicamente. A caracterização do EMF foi realizada por meio de ensaios de tração, com deformação de até 4%. A técnica de trefilação com posterior tratamento térmico de recozimento promoveu aumento na dureza do aço inoxidável em estudo de até 639 25 HV para a condição deformada com 57% de RA, seguida de recozimento em 550C por 1 h. Obteve-se uma recuperação de forma total de até 83% para uma amostra deformada com 57% de RA, seguida de recozimento em 850C durante 1 h.

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.

Este é um trabalho de desenvolvimento tecnológico estudando a possibilidade do uso de fios da liga NiTi com Efeito de Memória de Forma (EMF) (com recuperação de forma de até 8%) como eletrodos em dispositivos eletropirotécnicos (DE), para ignição de motores foguetes a propelente sólido permitindo uma estanqueidade superior a gases quando comparados aos dispositivos convencionais. Foram testadas três composições em forma de fios: VIM 41 superelástico, VIM 47 e EB 7 martensíticos, todos em relação à temperatura ambiente. Verificou-se a dificuldade de se trabalhar com o fio da liga VIM 41 visto ser este superelástico à temperatura ambiente havendo, portanto, a necessidade de refrigeração abaixo da temperatura MF para posterior alongamento, corte e inserção (vinculação) no conector ou DE. Com fio VIM 47, martensítico, verificou-se que as cargas geradas no aquecimento, para deformações longitudinais pré-fixadas de 4 %, 6 % e 8 %, foram, respectivamente, de 326 MPa, 256 MPa e 176 MPa, isto é, tanto maior quanto menor a pré-deformação inicial. A simulação do possível uso como eletrodo em DE foi feita com os fios da liga EB 7 vinculados em conectores de carbeto de tungstênio. As cargas para pré-deformação longitudinal e as cargas de recuperação de forma (após um descarregamento para uma carga mínima de 10 N) cresceram com o aumento da pré-deformação de 6 %, 8 %, 10% e 12 %. Os resultados de estanqueidade, com exceção da deformação longitudinal de 10 %, foram tanto melhores quanto maiores foram as pré-deformações ultrapassando os valores especificados pela norma MIL-STD-1576 e concordantes com as cargas de desvinculação. Os resultados obtidos neste trabalho indicam a possibilidade do uso de fios com efeito de memória de forma como eletrodo em dispositivos eletropirotécnicos.

Esta tese apresenta a caracterização de um atuador com Liga de Memória de Forma (LMF) para a deflexão e controle de vibração da superfície de controle de uma estrutura aeroelástica levando em conta as propriedades da liga. Para descrever essas propriedades, utilizou-se um modelo constitutivo que é capaz de prever o comportamento da liga sujeita a cargas termomecânicas complexas. Neste contexto, as LMF são usadas na forma de atuadores que auxiliam no controle ativo da estrutura aeroelástica devido à sua capacidade de variação de amortecimento e rigidez. Neste trabalho descreve-se a modelagem matemática do sistema aeroelástico com o atuador LMF incorporado, levando em conta as forças aerodinâmicas não estacionárias que são modeladas seguindo a metodologia de Theodorsen e Wagner. Nos primeiros capítulos desta tese desenvolveu-se um estudo numérico que permite analisar o comportamento estático e dinâmico da estrutura aeroelástica na presença do atuador com memória de forma incorporado na seção típica. Em seguida, desenvolveu-se um sistema de controle de posicionamento da superfície de controle baseado na teoria de estrutura variável (CEV), estrutura variável baseada na temperatura (TCEV) e modos deslizantes (SMC). É necessário aos controladores o conhecimento das variáveis de estado, portanto, para a estimação das variáveis de estado do atuador LMF (tensão mecânica e temperatura) é empregado o filtro de Kalman estendido. Tais estimativas serão utilizadas no controlador TCEV. Resultados de simulação computacional demonstram a viabilidade do uso de atuadores leves de ligas com memória de forma tanto para controlar o movimento da superfície de controle de uma seção típica quanto para a supressão do fenômeno de flutter.

As ligas NiTi são as mais amplamente utilizadas dentre os materiais com Efeito de Memória de Forma. Uma liga NiTi capaz de deformar 9% da forma original e recuperá-la totalmente tem sido produzida no Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Aproveitando esta característica (a maior recuperação de forma encontrada na literatura aberta) desenvolveu-se um atuador torcional visando o controle de forma de estruturas aeronáuticas. O objetivo deste trabalho é modelar e projetar um atuador torcional e avaliar experimentalmente o deslocamento angular e torque gerados pela recuperação de forma. Desenvolveu-se uma formulação simplificada para o projeto do atuador torcional considerando como variáveis de projeto o comprimento e o diâmetro do atuador, o diâmetro do fio e o ângulo de enrolamento. São deduzidas expressões para o cálculo do comprimento do fio de NiTi, o deslocamento angular e o torque gerado em função dos parâmetros de projeto. Recomendações de projeto do atuador torcional são elaboradas em função dessas relações. O sistema de aquecimento usado para atingir a temperatura de transformação de fase (88C, valor correspondente a Af) é baseado em água em ebulição (também poderia ser utilizado efeito Joule). Desenvolveu-se um banco de prova linear para caracterizar a recuperação de forma do material e as forças geradas sob deformação longitudinal. Dois diâmetros de fio de NiTi foram testados no atuador torcional: 1 mm e 2 mm. Os resultados de deslocamento angular foram de 18 para os dois fios usados para uma deformação recuperável por EMF de aproximadamente 3%. Em termos de forças de recuperação, o fio de 1 mm apresenta 250 N na etapa de recuperação, e o fio de 2 mm uma força de 1100 N, aproximadamente quatro vezes maior. Os resultados experimentais são consistentes com a análise teórica, principalmente considerando as limitações do experimento torcional.

Este trabalho avalia a resistência à fadiga por flexão rotativa de ligas NiTi na forma de fios, em função da presença de impurezas e qualidade superficial das mesmas. O desenvolvimento da pesquisa foi realizado em duas etapas, sendo a primeira destinada ao desenvolvimento de um equipamento para ensaio de fadiga por flexão rotativa. A segunda etapa destinou-se à preparação de fios por trefilação, execução de ensaios mecânicos e análise mecânica e metalúrgica dos materiais. Os ensaios de fadiga foram divididos em dois grupos, para ciclagem parcial sem ruptura e ciclagem total até a ruptura dos fios. Após o processo de fadiga, as amostras cicladas parcialmente foram ensaiadas por tração, com aplicação de deformação até 6%, seguido de descarregamento com recuperação elástica do material. Constata que a vida em fadiga dos materiais é determinada por fatores intrínsecos, uma vez que defeitos superficiais não influenciam o processo de falha. A vida em fadiga dos fios de NiTi com menor teor de carbono é 90% maior que a dos fios com elevados teores deste elemento. O aspecto da fratura indica que a liga de menor teor de carbono armazena mais energia no processo de crescimento de trincas por fadiga; também sofre considerável transformação martensítica induzida por fadiga, fato que modifica sensivelmente suas propriedades mecânicas ao longo do processo de ciclagem.