Estudos anteriores mostram que a produção de ligas de NiTi com efeito de memória de forma por fusão em feixe de elétrons é um processo viável. A baixa contaminação por impurezas, tais como carbono e oxigênio, é a principal característica deste processo, que resulta em teor de carbono tão baixo quanto 100ppm em peso. Neste trabalho, um lingote de 150 mm de diâmetro, produzido por este processo, pioneiro no mundo, foi transformado em fios e tiras e caracterizado em termos de efeito de memória de forma. A conformação inicial foi feita através dos processos de forjamento e laminação a quente e, posteriormente, por forjamento rotativo a quente e trefilação, mostrando também a viabilidade de conformação termomecânica. Os resultados de recuperação de forma foram excelentes, com recuperação total para uma deformação de 9%. Este resultado é inédito na literatura mundial para um material policristalino e pode ser atribuído à alta pureza do lingote de partida. Mostrou-se também neste trabalho que a heterogeneidade de composição pode provocar o aparecimento de picos de transformação martensítica multiestágio, comprovados por análise de microestrutra, análise térmica e ensaios de tração.

Este trabalho consistiu da caracterização das propriedades mecânicas, temperaturas de transformação martensítica e aspectos microestruturais da liga Ti 50,67(%at) Ni com efeito de memória de forma previamente produzida via fusão em forno de indução a vácuo denominada VIM 51. Foram analisados três formatos de materiais : tiras de NiTi de 0,82 mm de espessura, chapas de 1,7 mm de espessura e fios de 3,5 mm de diâmetro. Verificou-se que o processo de conformação mecânica da liga VIM 51 foi perfeitamente viável. Análises de MEV/EDS mostraram e semi quantificaram a presença dos precipitados TiC, Ti2Ni e Ti3Ni4. Os ensaios de calorimetria diferencial de varredura mostram que os picos de transformação martensítica surgem em função do tempo de envelhecimento e da temperatura a que a liga é submetida. Amostras solubilizadas e envelhecidas a 450oC por 30 e 150 minutos apresentam dois picos de transformação no resfriamento e dois picos no aquecimento. Isto é atribuído a precipitação de Ti3Ni4 que ocorre preferencialmente nos contornos de grão, provocando heterogeneidade de composição no material. Os ensaios de tração mostraram que amostras simplesmente laminadas apresentam uma curva característica de material convencional enquanto as amostras solubilizadas, solubilizadas e envelhecidas apresentam platô característico de materiais que apresentam o efeito de memória de forma.Verificou-se que amostras envelhecidas a 350C e 600C apresentam comportamentos próximos das amostras simplesmente solubilizadas com valores de tensões de escoamento altos. Já as envelhecidas entre 400 e 500C apresentam baixos valores de tensão de escoamento, possivelmente devido a precipitação de Ti3Ni4, que em média deixa a matriz empobrecida em níquel aumentando, consequentemente, a temperatura de transformação martensítica.

Neste trabalho foi investigado o comportamento eletroquímico de ligas de NiTi com efeito de memória de forma, produzidas por processo de fusão por feixe de elétrons (EBM), submetidas à ação corrosiva de solução aquosa neutra de cloreto de sódio. Os testes de corrosão foram conduzidos por técnica de polarização potenciodinâmica cíclica, conforme os critérios estabelecidos na norma ASTM G 61-86; e os parâmetros eletroquímicos tais como potencial de corrosão, densidade de corrente de corrosão, potencial de ruptura e potencial de proteção foram acessados a partir das curvas de polarização características. A velocidade de corrosão, expressa em termos de velocidade de penetração aparente, e a resistência de polarização foram determinadas de conformidade com as normas ASTM G 102-89 e G 3-89, respectivamente. As temperaturas de transformação martensítica direta e reversa das ligas de NiTi EMF foram caracterizadas por calorimetria diferencial de varredura e a composição das fases, por difração de raios X. Análises de MEV/EDS revelaram que a liga austenítica (EB7) sofreu ataque localizado do tipo pite e corrosão seletiva de níquel em maior intensidade que a liga martensítica (EB4). Análises por espectrofotometria de absorção atômica confirmaram a maior quantidade de níquel liberada no eletrólito pela liga austenítica, comparativamente à liga martensítica. Medidas de pH indicaram a ocorrência de hidrólise dos produtos de corrosão das ligas binárias. A diminuição do pH dessas soluções aquosas contendo cloreto de sódio é um forte indicativo do processo de hidrólise do cloreto de níquel formado no interior de pites situados na superfície metálica. Os resultados obtidos de parâmetros de corrosão apontaram para uma menor resistência à corrosão por pites da liga austenítica. Por outro lado, foi verificado que a liga martensítica é menos suscetível à corrosão por pites; porém, menos resistente à corrosão uniforme.

Ligas de Ti do tipo compostas de elementos não tóxicos têm atraído atenção como materiais que exibem efeito de memória de forma (EMF) com potencial para aplicações biomédicas, além de apresentarem baixo módulo de elasticidade, biocompatibilidade satisfatória e boa conformabilidade. Estas ligas exibem uma transformação martensítica da austenita (CCC) para martensita ortorrômbica ( ) dependendo da composição química e do processamento termomecânico, sendo que a reversão de para resulta no efeito de memória de forma e superelasticidade. A liga Ti-35Nb-7Zr (% p.) deste trabalho foi produzida por fusão a arco a partir de materiais (Ti, Nb e Zr) de pureza comercial. A rota de processamento termomecânico, constituída por tratamentos térmicos de solubilização, recristalização e envelhecimento e trabalho a frio de até 84% de redução em área, foi desenvolvida baseada em estudos anteriores realizados no DEMAR-EEL/USP para a obtenção de ligas do sistema Ti-Nb-Zr homogêneas. A caracterização microestrutural foi realizada por técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e medidas de dureza Vickers. As propriedades mecânicas foram investigadas por ensaios de tração uniaxial e cíclicos, sendo que a liga apresentou-se superelástica nas duas condições de recristalização estudadas. Com relação ao EMF, os melhores resultados de recuperação de forma foram obtidos para a condição recristalizada a 1000 C/2 h, com recuperação total para uma deformação inicial de 4%. Os resultados obtidos neste trabalho confirmam o possibilidade de uso da liga Ti-35Nb-7Zr com EMF para aplicações biomédicas.

Submitted by MARCELO FRANCISCO MAESTÁ null (mfmaesta@gmail.com) on 2017-02-22T00:41:17Z No. of bitstreams: 1 Tese MArcelo Francisco Maesta.pdf: 11803249 bytes, checksum: c99c02808167e733ec292281a2b8c183 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-24T18:06:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 maestra_mf_dr_ilha.pdf: 11803249 bytes, checksum: c99c02808167e733ec292281a2b8c183 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T18:06:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maestra_mf_dr_ilha.pdf: 11803249 bytes, checksum: c99c02808167e733ec292281a2b8c183 (MD5) Previous issue date: 2016-12-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A busca por aeronaves capazes de modificar sua geometria melhorando suas características aerodinâmicas incentivou diversos autores a sugerirem modelos de asas adaptativas. Tais modelos utilizam atuadores leves de modo a substituir os atuadores clássicos convencionais sem, no entanto, comprometer a e ciência de voo da aeronave. Dentre os materiais utilizados para isto se destacam as ligas de memória de forma (Ni-Ti), que são capazes de converter energia térmica em energia mecânica e, uma vez deformadas, podem retornar a sua condição original de forma através de seu aquecimento. Neste contexto, o presente trabalho objetiva controlar a posição angular de um aerofólio utilizando para isto um par de os de liga de memória de forma. No modelo de asa proposto, deseja-se estabelecer uma forma para o per l aerodinâmico a partir da determinação de um ângulo entre duas seções da asa. Este ângulo é atingido pelo efeito de memória de forma da liga através da passagem de uma corrente elétrica. A função da corrente elétrica é alterar a temperatura dos atuadores através do efeito Joule, modificando a forma da liga. Devido à presença de efeitos não-lineares, principalmente no modelo matemático da liga, propõe-se a aplicação de controladores não-lineares do tipo liga-desliga. / The search for aircraft capable of modifying its geometry improving its aerodynamic characteristics, encouraged several authors to suggest models of adaptive wings. These models use lightweight actuators to replace conventional classic actuators without, however, compromise aircraft flight efficiency. Shape Memory Alloys (SMA) can be used efficiently for this application. These materials are capable of converting thermal energy into mechanical energy and a deformed time, can return to its original condition so through its heating. The current work aims to control the angular position of an airfoil using a couple of alloy wires of shape memory. In the proposed wing model, it is desired to establish a way for the aerodynamic pro le of the determination of an angle between two sections of the wing. This angle is attained by the alloy shape memory effect by passing an electric current. The function of the electric current is to change the temperature of the actuators through the Joule effect, modifying the shape of the shape memory alloy. Due to the presence of non-linear effects, especially in the mathematical model of the alloy, it proposes the application of nonlinear controllers type on-of

Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-08-30T12:06:28Z No. of bitstreams: 1 DissMRS.pdf: 7292710 bytes, checksum: b518987951bcfa31933df3cece2f16cf (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-09-06T18:24:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMRS.pdf: 7292710 bytes, checksum: b518987951bcfa31933df3cece2f16cf (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-09-06T18:33:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMRS.pdf: 7292710 bytes, checksum: b518987951bcfa31933df3cece2f16cf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T18:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMRS.pdf: 7292710 bytes, checksum: b518987951bcfa31933df3cece2f16cf (MD5) Previous issue date: 2017-02-10 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Shape memory alloys (SMA) are alloys that undergo martensitic transformation due to an external solicitation (temperature, stress, strain or magnetic field) and are capable of recovering permanent deformation when heated above a critical temperature. The most used shape memory alloys are Ti-Ni- and Cu-based. Cu-based SMA have some advantages due to better thermal and electrical conductivity, lower production cost and are easier to process. The main disadvantage of Cu-based SMA is its low ductility. This property is improved by decreasing the grain size and by a reduction of microstructural heterogeneities. This can be achieved at the surface of structural components after LASER remelting, through which the surface of the material is remelted by a LASER beam and solidifies under extremely high cooling rates. In this context, the aim of the present work is to investigate the influence of LASER surface remelting in the microstructure, thermal stability and mechanical properties of Cu-11.8Al-3.2Ni-3Mn (wt. %) SMA plates obtained by suction casting. The samples were characterized by optical and scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, electron backscatter diffraction, X-ray computed tomography, X-ray diffraction, differential scanning calorimetry as well as by tensile and microhardness tests. The results show that small shifts in the transformation temperatures occur due to the LASER treatment. It was observed that only the monoclinic β’1 martensitic phase formed in the as cast and LASER treated samples. The LASER treatment provided an improvement in mechanical properties with an increase of up to 162 MPa in fracture stress, up to 2.2% in fracture strain and up to 21 HV in microhardness when compared with the as-cast sample. This makes the surface remelting treatment a promising method for improving the mechanical properties of Cu-based SMA. / Ligas com memória de forma (LMF) sofrem transformação martensítica devido a uma solicitação externa (temperatura, tensão, deformação ou campo magnético) e são capazes de recuperar deformações permanentes quando aquecidas acima de uma temperatura crítica. Dentre as LMF mais utilizadas se destacam aquelas à base de Ti e Ni e aquelas à base de Cu. As à base de Cu apresentam vantagens devido a melhor condutividade térmica e elétrica, menor custo de produção e maior facilidade de processamento. A principal desvantagem das LMF à base de cobre é a baixa ductilidade. Uma forma de melhorar essa propriedade é promovendo uma diminuição no tamanho de grão e uma redução das heterogeneidades microestruturais. Isso pode ser obtido no tratamento de refusão superficial a LASER, no qual a superfície do material é refundida por um feixe de LASER e solidificada sob altas taxas de resfriamento. Nesse contexto, o objetivo da presente dissertação de mestrado é analisar a influência do tratamento de refusão superficial a LASER na microestrutura, na estabilidade térmica e nas propriedades mecânicas de placas da LMF Cu-11,8Al-3,2Ni-3Mn (% peso) obtidas através de fundição por sucção. As amostras foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura, espectometria de energia dispersiva de raios X, difração de elétrons retroespalhados, tomografia computacional por raios X, calorimetria diferencial de varredura, difração de raios X, ensaio de tração e microdureza. A análise dos resultados mostrou que as temperaturas de transformação sofreram pequenas variações e nenhuma nova fase foi observada após o tratamento de refusão a LASER, sendo observada apenas a presença da fase monoclínica martensítica β’1. O tratamento propiciou uma melhoria nas propriedades mecânicas das placas obtidas por fundição por sucção, com um aumento em até 162 MPa na tensão de fratura, em até 2,2 % na deformação de fratua e em até 21 HV na microdureza, fazendo deste tratamento um método promissor para melhorar as propriedades mecânicas das LMF à base de Cu. / CNPq: 132132/2015-0 / FAPESP: 2015/04134-7

Submitted by Marcio Miazaki null (mmiazaki@gmail.com) on 2017-12-12T15:38:22Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Submitted by Marcio Miazaki null (mmiazaki@gmail.com) on 2017-12-14T11:25:02Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Submitted by Marcio Miazaki null (mmiazaki@gmail.com) on 2017-12-14T13:50:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2017-12-18T10:25:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 miazaki_m_me_ilha.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-18T10:25:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 miazaki_m_me_ilha.pdf: 2498214 bytes, checksum: bbe1b8f57d985978dca7748b50feb796 (MD5) Previous issue date: 2017-11-30 / Este trabalho apresenta uma proposta de utilização de molas helicoidais de liga com memória de forma presentes em rotores flexíveis para a atenuação dos deslocamentos laterais decorrentes de forças de perturbação, notadamente das forças de desbalanceamento. Num primeiro momento, o trabalho apresenta os principais modelos constitutivos de ligas com memória de forma (LMF), onde o princípio de funcionamento deste tipo de material é demonstrado por meio de simulações numéricas, e os resultados obtidos são confrontados com dados disponíveis na literatura. Discute-se também a questão da utilização de um modelo mais simplificado para representar o comportamento da liga para diferentes carregamentos termomecânicos. Dois modelos termomecânicos são confrontados numericamente visando representar adequadamente o comportamento termomecânico da LMF durante as transformações de fase. O trabalho evolui para a construção do modelo matemático via elementos finitos de rotores flexíveis contendo molas helicoidais de LMF e por fim apresenta um conjunto de simulações numéricas para comprovar a eficiência e a potencialidade do procedimento teórico formulado. O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontando para o desenvolvimento de futuros estudos. / This work proposes shape memory alloy helical springs present in flexible rotors for the attenuation of lateral displacements mainly caused by unbalance forces. This work presents some constitutive models of shape memory alloys (SMA). The principle of operation of this type of material is demonstrated by numerical simulations and the results obtained are compared with data available in the literature. The present work investigates the use of a simplified model to represent the behavior of the SMA for different thermomechanical loads. Two thermomechanical models are numerically confronted in order to represent properly the thermomechanical behavior of the SMA during the phase transformations. Based on the finite element model of flexible rotors containing helical springs of SMA, the efficiency and the potentiality of the theoretical procedure are shown through numerical simulations. This work is concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future developments to be implemented.

Orientador: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Resumo: Diversos estudos relacionados à atenuação de vibrações utilizando materiais inteligentes vem sendo amplamente explorados no meio acadêmico. Neste âmbito, as Ligas de Memória de Forma (LMF) se destacam por apresentarem dissipação de energia vibratória devido ao seu comportamento histerético promovido pelo efeito pseudoelástico. No presente trabalho, dois sistemas com um e dois graus de liberdade, contendo mola helicoidal de LMF como elemento resiliente, são implementados numericamente para demonstrar a atenuação de vibrações ocasionada pelas transformações de fase presentes no material. Para cada um dos sistemas mecânicos investigados, dois modelos termomecânicos são confrontados numericamente visando a obtenção das características de cada modelo em representar a atenuação de vibrações dos sistemas submetidos à carregamentos termo-mecânicos. O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontando para o desenvolvimento de futuros estudos. / Mestre

Orientador: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Resumo: Este trabalho apresenta uma proposta de utilização de molas helicoidais de liga com memória de forma presentes em rotores flexíveis para a atenuação dos deslocamentos laterais decorrentes de forças de perturbação, notadamente das forças de desbalanceamento. Num primeiro momento, o trabalho apresenta os principais modelos constitutivos de ligas com memória de forma (LMF), onde o princípio de funcionamento deste tipo de material é demonstrado por meio de simulações numéricas, e os resultados obtidos são confrontados com dados disponíveis na literatura. Discute-se também a questão da utilização de um modelo mais simplificado para representar o comportamento da liga para diferentes carregamentos termomecânicos. Dois modelos termomecânicos são confrontados numericamente visando representar adequadamente o comportamento termomecânico da LMF durante as transformações de fase. O trabalho evolui para a construção do modelo matemático via elementos finitos de rotores flexíveis contendo molas helicoidais de LMF e por fim apresenta um conjunto de simulações numéricas para comprovar a eficiência e a potencialidade do procedimento teórico formulado. O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontando para o desenvolvimento de futuros estudos. / Abstract: This work proposes shape memory alloy helical springs present in flexible rotors for the attenuation of lateral displacements mainly caused by unbalance forces. This work presents some constitutive models of shape memory alloys (SMA). The principle of operation of this type of material is demonstrated by numerical simulations and the results obtained are compared with data available in the literature. The present work investigates the use of a simplified model to represent the behavior of the SMA for different thermomechanical loads. Two thermomechanical models are numerically confronted in order to represent properly the thermomechanical behavior of the SMA during the phase transformations. Based on the finite element model of flexible rotors containing helical springs of SMA, the efficiency and the potentiality of the theoretical procedure are shown through numerical simulations. This work is concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future developments to be implemented. / Mestre