Orientador : Maria Clara Filippini Ierardi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:10:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_MariaAparecida_D.pdf: 7603767 bytes, checksum: 9f75dfad23d9e40f22b3a5a3552269c2 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: No presente trabalho o processo de deposição por fusão a laser foi usado para produzir revestimentos com o compósito WC-Co, a partir da mistura dos pós de WC e Co, com frações variadas de WC. O substrato usado foi o aço AISI 1045. Os revestimentos foram produzidos após vários testes para a determinação experimental dos parâmetros de processo. A caracterização dos revestimentos foi feita por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e microdureza Vickers. Para analisar o comportamento dos revestimentos foram executados ensaios de desgaste abrasivo à escala micro do tipo esfera-sobre-placa e ensaios eletroquímicos para avaliar o comportamento em corrosão. Os revestimentos apresentaram-se sem trincas ou porosidade e com uma microestrutura heterogênea. A estrutura básica é formada por carbonetos WC e Co3 W3C sobre uma matriz, constituída de uma solução sólida de (W, Cr) em cobalto. O carboneto Co3W3C é resultante da dissolução do carboneto WC. O revestimento que apresentou melhor resistência ao desgaste abrasivo foi aquele produzido com a mistura de 20% WC + 80%Co (em peso). No comportamento em corrosão o melhor resultado apresentado foi o do revestimento formado pela mistura 40% WC + 60%Co (em peso) / Abstract: In the present work the laser c1adding process was used to produce WC-Co composite coatings with varied fractions of WC. The AISI 1045 steel was used as substrate. The coatings were produced afier severa! tests, which have permitted the determination of optimum operational parameters. The characterization ofthe coatings was performed by optic microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Vickers microhardness. Micro-scale abrasive wear tests, type ball cratering were developed to analyze the behavior ofthe coatings. To examine the corrosion behavior a series of electrochemical tests were performed. The coatings presented a heterogeneous microstructure and neither cracks nor porosity have been observed. WC and Co3W3C carbides distributed on the cobalt rich matrlx essentially form the structure of the coatings. The Co3W3C carbide results from the dissolution of the WC carbide. The coating that presented better abrasive wear resistance was that produced with the mixture of 20% WC + 80%Co (in weight). The 40%WC + 60%Co (in weight) coating composition presented the best result in term of corrosion resistance / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Itamar Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_VolneyMattosde_D.pdf: 6365228 bytes, checksum: 8518cfdacfe85399d0990117cb48c6d8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O titânio puro, bem como suas ligas, apresenta características interessantes como alta relação resistência/peso, boa resistência à corrosão e elevada biocompatibilidade, apropriadas para aplicações em implantes. O emprego do titânio puro limita-se a aplicações onde as solicitações mecânicas não são elevadas, como nos implantes dentários. O propósito do presente trabalho é a obtenção e caracterização da liga Ti-35Nb-5Ta-7Zr que além de todos os elementos serem biocompatíveis, tem menor módulo de elasticidade o que minimiza o problema de reabsorção óssea, comum em implantes. As matérias primas de partida foram lingotes fundidos, em forno a arco voltáico, a vácuo e com injeção de gás inerte, de 20 mm de diâmetro por 150 mm de comprimento. Esses lingotes foram inicialmente laminados a 950 e 1.230°C, para uma forma retangular, com redução total de aproximadamente 60% em área, em cinco passes, para se definir a melhor temperatura em termos de homogeneidade e refino microestrutural. Foi possível concluir, nessa primeira etapa, que a temperatura de 1.230°C levou aos melhores resultados. Após a laminação a 1.230°C, amostras com seção quadrada de 7 x 7 mm foram forjadas, rotativamente, a 700°C, obtendo-se amostras de seção circular com diâmetro de 3,8 mm, redução de 77% em área, a partir desse diâmetro foi realizada a redução a frio, de 3,8 mm ao diâmetro de 3,3 mm. Essas amostras laminadas foram comprimidas isotermicamente nas temperaturas: ambiente (20°C) e de 200 a 1.000°C, de 100 em 100°C. Para caracterização microestrutural do material, foram utilizadas as técnicas de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e análise térmica diferencial. A microestrutura foi observada em todas as condições analisadas neste trabalho, ou seja, bruta de fusão, laminadas, forjadas e com compressão isotérmica. As propriedades mecânicas, determinadas para algumas dessas condições, foram: a dureza e a microdureza Vickers, o limite de escoamento, o limite de resistência à tração e a compressão, o módulo de elasticidade e o alongamento. O potencial de corrosão e a densidade de corrosão foram caracterizados e analisados. A análise dos constituintes da liga comprovou que o processo de preparação da liga utilizado neste trabalho levou a uma razoável homogeneidade. A análise microestrutural mostrou que as microestruturas são fortemente influenciadas pelos tratamentos termo-mecânicos. O ensaio de compressão isotérmica permitiu observar a existência de uma transformação alotrópica na faixa de temperatura entre 700°C e 800°C, confirmada no ensaio de DT A, como sendo uma transformação endotérmica associada com a transformação alotrópica do titânio (a - ~). Os ensaios de corrosão indicaram que a liga Ti-35Nb-5Ta-7Zr é um material mais nobre quando comparado com o titânio puro; entretanto, uma vez iniciado o processo de corrosão, a mesma apresentou uma maior velocidade de corrosão em relação ao titânio puro. A análise por difração de raios-X da liga estudada confirmou ser uma liga ~. As propriedades mecânicas da liga obtidas no ensaio de tração são as esperadas e adequadas para implantes, principalmente o módulo de elasticidade, que é o principal fator que motivou este trabalho / Abstract: The pure titanium and the titanium alIoys present interesting characteristics like high relation strength/weight, good corrosion resistance, and very good biocompatibility, that are very useful for implant applications. The pure titanium applieation is limited to applieations involving low mechanical solicitations. The purpose of this work is the fabrieation and charaeterization of the Ti-35Nb-5Ta-7Zr alIoy that has alI the elements biocompatible and low modulus of elasticity that is very important in terms of minimizing bone reabsorption. The start materiaIs were ingotes fabricated in an are voltaic furnace, in vaeuum with addition of inert gas, of 20 mm in diameter and 150 mm in length. These ingotes were transformed, by rolIing, at 950°C and 1230°C, to a reetangular form, with an approximated total reduction of 60% in area, in five passing, for defining the best temperature in terms of homogeneity and refining of the microstrueture. It was possible to conc1ude, from this first stage, that the 1230°C was the best temperature. Afier rolling at 1230°C, square samples of 7 x 7 mm were rotary swaging (radial forging), at 700°C, to a little bar of 3.8 mm in diameter, representing 77% of reduction in area, and from that, the samples were cold rotary swaging to 3.3 mm of diameter samples. These 3.3 mm in diameter samples were isostatic pressing at 20°C and from 200 to 1000°C, in 100 to 100°C. Optieal microscopy, scanning electron mieroseopy (SEM), X-ray diffraction, and differential thermal analysis (DTA) have been condueted in order to mierostruetural eharacterization and analysis. For alI eonditions easting, rolling, radial forging, and isostatic pressing - the mlcrostructure has been eharacterized and analysed and the meehanieal properties (Viekers hardness and mierohardness, yield strength, tensile strength, eompression strength, modulus of elasticity, and elongation) for some of these eonditions have been determined and analysed. The potential and density of corrosion were also determined and analysed. The analysis of the individual constituents of the studied alIoy shown that the used process of fabrication of the alIoy produced a good homogeneity and refining of the microstrueture. The mierostrueture is strongly affected by the thermal treatments. It was possible to observe an alotropie transformation between 700°C and 800°C that was characterized by DT A as an endothermie transformation associated to the alotropic transformation of the titanium (a ~). The Ti-35Nb-5Ta-7Zr alloy is noble when compared to the pure titanium in terms of eorrosion properties; however, on the other hand, once the eorrosion processes takes place the velocity of corrosion was higher for the alloy. The X-ray diffraction teehnique eonfirmed that the studied alIoy is a ~ alIoy. The tensile mechanieal properties of this alIoy are as expeeted and good for implants, mainly in terms of the low modulus of elasticity, that was the main factor of motivation of this thesis / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T09:41:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:28:54Z : No. of bitstreams: 1 138987.pdf: 63408441 bytes, checksum: abe70ad5ce385c3ddbfa504c019d2cff (MD5)

Orientadores: Amauri Garcia, Wislei Riuper Osorio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:01:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peixoto_LeandroCesardeLorena_M.pdf: 5871010 bytes, checksum: f7403606c814ec8a30965352f0a93e87 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Produtores de baterias chumbo-ácido têm modificado os processos de produção e composição química das ligas utilizadas nas grades das baterias com intuito de diminuir o seu peso final, bem como reduzir os custos de produção e também aumentar o ciclo de vida útil e a resistência à corrosão. As morfologias das estruturas de solidificação, caracterizadas principalmente por arranjos celulares e dendríticos, e suas grandezas representadas por espaçamentos celulares e dendríticos controlam a distribuição de soluto, segundas fases dentro das regiões intercelulares ou interdendríticas, que determinam as propriedades finais. O comportamento mecânico e as características estruturais dos componentes de bateria têm papel importante no desempenho das baterias. O presente trabalho pretende contribuir para o entendimento do desenvolvimento microestrutural de ligas diluídas do sistema Pb-Sn (Pb-1,0%Sn e Pb-2,5%Sn) que possuem elevada importância para a indústria na fabricação de componentes de baterias automotivas e estacionárias. Os experimentos de solidificação realizados em dispositivo no qual o calor é extraído somente pelo sistema de resfriamento a água, localizado na base do conjunto lingote/lingoteira (solidificação ascendente). As variáveis térmicas de solidificação foram determinadas a partir do registro de temperaturas de termopares posicionados dentro da lingoteira em diferentes posições em relação à superfície refrigerada do lingote. Amostras das mencionadas ligas Pb-Sn foram utilizadas para analisar as influências das variáveis térmicas de solidificação e da concentração de soluto nas macro e microestruturas resultantes e na resistência mecânica. Foram determinados os limites de resistência à tração e alongamentos específicos em função do espaçamento celular e a influência da microestrutura no comportamento eletroquímico foi avaliada por intermédios dos ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica, extrapolação de Tafel, curvas de polarização e análise por circuito equivalente em solução eletrolítica de ácido sulfúrico. Observou-se que a resistência a corrosão diminui e o limite de resistência a tração aumenta com a diminuição do espaçamento celular. / Abstract: Lead-acid batteries manufacturers have modified the manufacturing processes and the chemical composition of alloys used in battery grids in order to decrease their weight as well as to reduce the production costs, and to increase the battery life-time cycle and the corrosion-resistance. The morphological microstructures characterized by cellular and dendritic arrays and its correspondents cellular and dendrite arm spacings control the solute distribution, second phases in the intercellular and interdendritic regions affecting the resulting properties. The mechanical behavior and microstructural characteristics of lead-acid battery components have an important role in the battery performance. The present work aims to contribute to the understanding of the microstructural development of dilute Pb-1,0 wt.%Sn and Pb-2.5 wt.%Sn alloys which are widely applied in the manufacturing of automobile and stationary lead-acid batteries. A water-cooled vertical upward unidirectional solidification system was used to obtain the samples. The experimental set-up was designed in such a way that the heat was extracted only through the water-cooled bottom, promoting upward directional solidification. Thermal readings were obtained by thermocouples positioned at different distances from the heat-extracting surface at the casting bottom. Pb-Sn alloy samples were used to analyze the effects of the thermal solidification variables and solute content on the resulting macro and microstructures and on the mechanical properties. The ultimate tensile strength and the elongation were determined as a function of the cellular arm spacing. The effect of the resulting microstructure on the electrochemical corrosion behavior was also analyzed based on electrochemical parameters, determined by Tafel plots, polarization curves and an equivalent circuit analysis after corrosion tests carried out in a sulphuric acid solution. It was observed that the corrosion resistance decreases and the ultimate tensile strength increases with decreasing cellular spacing. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Resumo: Titânio e suas ligas têm sido amplamente aplicados em materiais biomédicos devido as suas excelentes propriedades de volume (relação massa específica e resistência mecânica), biocompatibilidade e resistência à corrosão. As ligas de titânio utilizadas comercialmente são a Ti CP (comercialmente puro) e Ti6Al4V e apesar de muito utilizadas apresentam problemas de citotoxicidade e dessa maneira se faz importante o desenvolvimento de novas ligas que levem a substituição das mesmas. Ligas de titânio do tipo beta têm sido amplamente exploradas devido a sua excelente relação baixo peso específico e módulo de elasticidade, fator que reduz o efeito de Stress Shielding. O objetivo deste trabalho foi processar e caracterizar uma liga de titânio do tipo beta com composição Ti10Mo8Nb6Zr (%m) visando aplicações biomédicas. Os lingotes da liga foram obtidos em um forno de fusão a arco voltaico com atmosfera inerte de gás argônio. A liga foi tratada em um forno tubular a vácuo a 1000ºC por 24 horas para garantir a homogeneidade química, forjada a frio em barras de 9,60 mm de diâmetro e tratadas termicamente novamente a 950°C por 2 horas, seguido de resfriamento em água. A microestrutura e as fases presentes de cada etapa do processamento da liga foram investigadas por Microscopia Óptica (MO), Difração de Raios X (DRX) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Sendo possível constatar a presença da fase beta e a presença de uma possível fase metaestável a ω, comprovando o diagrama de prev... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Titanium and its alloys have been widely applied in biomedical materials because of their excellent volume properties (specific mass ratio and strength), biocompatibility and corrosion resistance. The titanium alloys used commercially are Ti CP (commercially pure) and Ti6Al4V, although they are widely used they present problems of cytotoxicity (Ti6Al4V) and high Young's modulus (Ti CP) and in this way it is important to develop new alloys that lead to their replacement. Beta-type titanium alloys have been extensively explored because of their excellent low specific weight ratio and low modulus of elasticity, which reduces the effect of Stress Shielding, besides absence of problems with citotoxicity. The purpose of this study was processing and characterization of the new beta-titanium alloy Ti10Mo8Nb6Zr (%wt) for biomedical applications. The ingots were obtained in an eletric arc furnace with an inert atmosphere of argon gas. They were heat treated in a tubular vacuum furnace at 1000°C for 24 hours to ensure chemical homogeneity, cold worked in rods with 9.60 mm diameter, and solubilized in tubular furnace under vacuum at 950°C for 2 hours followed by cooling in water. The microstructure and the phases present in each step of the alloy processing were investigated by The microstructure and the phases present at each step of the processing of the alloy were investigated by optical microscopy, X-ray Diffraction (XRD) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). It was possible ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientadores: Paulo Roberto Mei, Marcelo Martins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-10T20:59:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ritoni_Marcio_M.pdf: 22898482 bytes, checksum: cebeda09f860c091710fa40d369a641d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O aço inoxidável superaustenítico ASTM A 744 Gr. CN3MN é aplicado na fabricação de equipamentos que trabalham em ambientes sob corrosão severa com solicitação mecânica. Neste trabalho investigou-se a influência dos tratamentos térmicos na microestrutura e propriedades desse tipo de material. Foram realizados tratamentos térmicos de solubilização na faixa de temperaturas entre 1100 e 1250 °C, alívio de tensões entre 500 e 800 °C e tratamentos de envelhecimento a 900 °C, variando-se o tempo em 1,5, 12, 24 e 48 horas. Realizaram-se também ensaios mecânicos (dureza e impacto). As análises microestruturais foram feitas por meio de microscopia ótica, eletrônica de varredura, eletrônica de transmissão e difração de raios-X. Concluiu-se que, para maximizar a resistência ao impacto, a solubilização deve ser feita a 1200 °C, que produz a menor fração volumétrica de precipitados. À medida que a temperatura de alívio de tensões aumenta de 500 para 800 °C, a energia absorvida no impacto reduz-se. Além do aumento na fração volumétrica de precipitados, nas temperaturas acima de 550 °C, observa-se precipitados nos contornos de grãos. Quanto maior a exposição do material à temperatura de 900 °C, menor é a energia absorvida no impacto. Com 1,5 horas a 900 °C o material apresentou redução na resistência ao impacto de 127,7 para 25,0 Joules. A dureza do material apresentou resultado inversamente proporcional à energia absorvida no impacto para todas as temperaturas de tratamento térmico. A amostra bruta de fundição apresentou fase sigma (s) na matriz austenítica. As amostras solubilizadas a 1200 e 1240 °C apresentaram fase sigma (s) e carboneto M6C. O tratamento térmico a 900 °C por 48 horas causou a precipitação de algumas fases na matriz austenítica sendo as mais prováveis: sigma (s), chi (c) e carboneto M23C6 / Abstract: ASTM A 744 Grade CN3MN super-austenitic stainless steel is employed in the manufacture of equipment working in severely corrosive environments under mechanical loads. In this work, an investigation was made of the influence of heat treatments on the microstructure and properties of this type of material. Solution heat treatments were carried out at temperatures ranging from 1100 to 1250 ºC, stress relief between 500 and 800 ºC and aging treatments at 900 ºC, for periods of time varying from 1,5, 12, 24 and 48 hours. Mechanical tests (hardness and impact) were also conducted. The microstructural analyses were carried out by X-ray diffraction, optical microscopy, and by scanning and transmission electron microscopy. It was concluded that, to maximize the material¿s impact strength, the solution heat treatment should be done at 1200 ºC, at which temperature the volumetric fraction of precipitates is lower than at other solution heat treatment temperatures. As the stress relief temperature rose from 500 to 800 ºC, the energy absorbed during impact diminishes. In addition to the increase in the volumetric fraction of precipitates at temperatures above 550 ºC, precipitates were visible at the grain boundaries. The longer the material was exposed to a temperature of 900 ºC the lower the energy absorbed during impact. After 1,5 hours at 900 ºC the material¿s impact strength dropped from 127,7 to 25,0 Joules. The steel¿s hardness was also inversely proportional to the energy absorbed during impact at all the heat treatment temperatures. The as-cast sample presented sigma (s) phase in the austenitic matrix. The samples solution heat treated at 1200 and 1240 ºC presented sigma (s) and M6C carbide phases. The heat treatment at 900 ºC for 48 hours caused precipitation of some phases in the austenitic matrix, the most probable of which were sigma (s), chi (c) and M23C6 carbide / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Antonio Jose Ramirez Londono / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T15:16:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_TiagoFelipedeAbreu_D.pdf: 110699747 bytes, checksum: 6759b8c1d313c0a5ec2220e3fd107447 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Juntas consolidadas a topo com penetração completa, livres de defeitos, foram obtidas usando a técnica de soldagem por atrito com pino não consumível em chapas de 6 mm de espessura para os aços inoxidáveis duplex UNS S32101 e S32205 e os superduplex UNS S32750 e S32760. Testes de dobramento de raiz indicaram a penetração completa e a ausência de trincas bem como inspeção por líquido penetrante. A penetração completa foi atingida quando o aporte energético aumentou de 0,89 kJ/mm para 1,43 kJ/mm. Os testes de tração na junta soldada evidenciaram a falha no MB e o aumento da resistência mecânica da junta associada à uma boa ductilidade, exceto para o UNS S32760. Mapas de dureza mostraram o aumento da dureza em toda junta soldada em relação ao metal de base. Avaliação microestrutural mostrou um pronunciado refinamento do tamanho de grão médio de ambas as fases (ferrita e austenita) na junta soldada para os materiais estudados. A avaliação por microscopia de transmissão indicou a evolução de arranjos celulares formando contornos de grão na ferrita corroborando o mecanismo de recuperação e rescristalização dinâmica contínua. Análise por meio da técnica de EBSD mostrou elevada fração de contornos de grão do tipo 'sigma' na 'gama' indicando a recristalização dinâmica descontínua desta fase. Os AID S32205, S32750, S32760 mostraram sutis alterações na resistência à corrosão para meios com diferentes concentrações de cloretos (3,5% NaCl e 1 M NaCl). Porém, para concentrações mais altas o AISD S32760 exibiu importante decréscimo de resistência a corrosão. Este comportamento foi associado à maior fração de ferrita e a precipitação do nitreto de cromo na junta soldada. O AID S32101 mostrou diminuição da resistência à corrosão na condição como soldado / Abstract: Fully consolidated and full penetration butt joints were produced using friction stir welding (FSW) on 6 mm thick plates of UNS S32101 lean duplex stainless steel (LDSS), S32205 duplex stainless steel (DSS) and S32750 and S32760 superduplex stainless steels (SDSS) with heat input of 1.43 kJ/mm. Liquid penetrant inspection showed the full penetration obtained in the welded joints which was corroborated with the bending tests. Transverse tensile tests of the welded joints failed at the base metal revealing an overmatching weld metal. Moreover, longitudinal tensile tests of the welded joints presented an increase of the yield and tensile strength for all joints together with the elongation, but for UNS S32760, which showed a ductility reduction. Microhardness revealed a hardness increase for all the joints, while the SDSSs presented a more homogeneous hardeness areas of joint. Microstructural evaluation indicated a pronounced grain refinement in the welded joints for all the studied materials achieving down to 1 ?m grain size. Transmission electron microscopy and EBSD indicated dislocation cells evolving towards grain boundaries that corroborates the occurrence of dynamic recovery followed by continuous dynamic recrystallization for ferrite. Austenite exhibited high fraction of high angle grain bondaries associated with 'sigma' boundaries indicating the discontinuous dynamic recrystallization. DSS UNS S32205, SDSS UNS S32750, and S32760 showed good corrosion behavior for 3.5% NaCl and 1 M NaCl environments. However, with the increase of chlorides concentrations, the SDSS UNS S32760 exhibited strong decrease of corrosion performance. This behavior was associated with a combination of high ferrite fraction and chromium nitride precipitation. DSS S32101 exhibited a decrease of corrosion performance when welded / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica