Orientador : Trevor William Clyne / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T05:30:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Losz_JoseMauroBarros_M.pdf: 2353940 bytes, checksum: f34c52a10e8893d0935cb04c3ea10ae2 (MD5) Previous issue date: 1978 / Resumo: Este estudo refere-se às correlações existentes entre as condições de crescimento e as microestruturas de solidificação observadas em uma liga tipicamente fundida. Foi adotado como modelo, uma liga de composição AI-5% Cu, por apresentar um sistema conveniente no qual as curvas "liquidus" e "solidus" podem ser aproximadas por linhas retas, faci1ftando com isso a obtenção de análises quantitativas. As microestruturas foram examinadas após solidificação unidirecional, sob diversas condições, sendo que todas aquelas tenderam a apresentar uma estrutura do tipo dendrita colunar, embora uma grande gama de morfologias e espaçamentos dendríticos fossem produzidos. Foram examinados tanto as secções longitudinais como as transversais. As análises efetuadas. Incluíram metalografia quantitativa da fração de eutético, perfis da distribuição de soluto Interdendrítico e medidas dos espaçamentos dendríticos. Por outro lado, a temperatura foi continuamente monitorada para um dado número de pontos durante a solidificação, permitindo com Isso a obtenção dos tempos locais de solidificação, gradientes térmicos, etc. O trabalho também incluiu a caracterização do fenômeno de macrosegregação ocorrido durante a solidificação. Relações entre os tempos locais de solidificação e os espaça mentos dendríticos, bem como correlações com a taxa local de resfriamento e a velocidade de avanço das "cabeças das dendritas" também foram obtidas. Os resultados alcançados concordam com trabalhos publicados anteriormente e ajustam-se multo bem aos modelos teóricos previstos. Foi feita uma investigação a respeito dos possíveis fatores que influenciam sobre os perfis de distribuição de soluto e as previsões foram correlacionadas com resultados experimentais obtidos pela microssonda eletrônica. Uma conclusão qua1itatlva é que a difusão no estado sólido pode a1terar significativamente a distribuição de composição esperada. Notou-se que os modelos propostos para caracterizar a influência da difusão no estado sólido não podem ser quantitativamente aplicados com rigor, provavelmente devido morfologia Irreal dos modelos adotados. A macrosegregação observada foi do tipo inversa e origina-se do fluxo de líquido interdendrítico. Notou-se que este fenômeno exerce uma pequena mas significante influência sobre os perfis de soluto observados / Abstract: This study is concerned with the relationships between growth conditions and solidification microstructures observed in a typical casting alloy. As a model composition, Al-5% Cu was utilized, this being a convenient system in which liquidus and solidus approximate to straight lines, facilitating quantitative analysis. Microstructures were examined after unidirectional growth under a variety of conditions, all of which tended to produce a columnar dendritic type of structure, although a wide range of morphologies and arm spacings were produced. Both longitudinal and transverse sections were examined. Analysis carried out included quantitative metallography of fraction eutetic, examination of complete interdendritic solute profiles and measurements of arm spacings. In addition, the temperature was continuously monitored at a number of points during solidification permitting deduction of local solidification times, thermal gradients, etc. The work also encompassed characterization, of the macrosegregation occurring during solidification. Relationship were obtained between local solidification times and dendrite arm spacings and correlations were also obtained with the local rate of cooling the rate of advance of the dendrite tips. The resu1ts obtained agree quite well with previously published work and conform to theorical models. An investigation was made of all the factors influencing solute profiles and the predictions correlated with experimental results obtained by microprobe analysis. A qualitative conclusion is that diffusion in the solid state can significantly modify the expected composition distribution. It is noted that proposed models to characterize the influence of solid state diffusion may not be quantitatively reliable, probably because of the unrealistic morphology models proposed. The macrosegregation observed was as expected, of the inverse type and arises from interdendritic fluid flow. It was noted that this phenomenon might be expected to exert a small but significant influence on observed solute profiles / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Valdemar Silva Leal / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:09:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_AntonioRogerioTorres_M.pdf: 2108495 bytes, checksum: 57b748cffef6835e43201549b90022af (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Estuda-se a influência da variação da agitação e da severidade de têmpera do meio de resfriamento sobre as curvas e taxas de resfriamento durante o processo de têmpera do aço. Os ensaios foram realizados com amostras dos aços 1045, 8620 e 8640, temperadas em água e salmoura, promovendo-se a variação do estado de agitação do refrigerante. Os dados apontam para variação da taxa de resfriamento máxima de 27,65% a 110,09% e uma diminuição nos tempos de resfriamento de 7,83% a 63,25%, para os três materiais estudados, com o aumento da agitação do meio. Verificam-se ainda, ganhos nas taxas e tempos de resfriamento com a variação da severidade de têmpera pela troca do meio, água por salmoura, da ordem de 73,27%, sem agitação do meio, e diminuição do tempo de resfriamento em aproximadamente 20%. Os dados ainda demonstram ganhos no tempo e nas taxas de resfriamento devido ao aumento do percentual de carbono no aço, quando se compara os dados obtidos para as amostras dos aços 8620 e 8640 / Abstract: Study about the influence of the agitation range and quench severity of the quenchant on cooling times and rates during the quench. The assays were accomplished with samples of steel 1045, 8620 and 8640, water and brine quenched, by increasing the agitation of the quenchant. The data show a rise in the maximum cooling rates of the 27.65% - 110%, and a reduction in the times of cooling of the 7.83% - 63.25%, on the three materials studied, with the increase of the agitation of the quenchant. They were verified too, a gain in the cooling rates and times with the variation of the quenchant severity, water to brine, of 73.27%, without agitation, and reduction of cooling time in approximately 20%. The data still show a gain in the cooling time and rates caused by the percentage of carbon increase on the steel, when be compared with the data scored in the samples of steel 8620 and 8640 / Mestrado / Instrumentação e Controle Industrial / Mestre Profissional em Engenharia Mecanica

Orientadores: Rubens Caram Junior, Conrado Ramos Moreira Afonso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T17:14:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aleixo_GiorgiaTaiacol_M.pdf: 13698827 bytes, checksum: 10117398b384c5a1eda6c62fbfc74507 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Ligas de titânio formam a classe mais versátil de materiais metálicos utilizados para aplicações biomédicas. As ligas de Ti tipo ß usadas em dispositivos ortopédicos envolve, além de excelentes propriedades como baixa densidade, elevada resistência mecânica e excepcional resistência à corrosão, a biocompatibilidade com elementos de liga, tais como Nb, Ta, Zr e Mo. O objetivo deste trabalho foi analisar a estabilidade e metaestabilidade de fases em ligas tipo ß no sistema Ti-Nb através da verificação da influência do teor de nióbio sob diversas condições de tratamento térmico. Para tanto variou-se a adição de Nb de 5% a 30% em peso na liga, obtendo amostras que foram submetidas a condições distintas de resfriamento a partir do campo ß. Amostras obtidas foram caracterizadas no tocante à microestrutura via microscopia ótica, eletrônica de varredura e de transmissão, difração de raios-X, enquanto o comportamento mecânico foi preliminarmente avaliado através de ensaios de dureza Vickers e de medidas de módulo de elasticidade através de técnicas acústicas. Os resultados obtidos indicam que baixas taxas de resfriamento conduzem à microestrutura de equilíbrio (a+ß) enquanto que altas taxas de resfriamento levaram à formação de estruturas metaestáveis. À medida que o teor de Nb foi incrementado e sob altas taxas de resfriamento, obteve-se, respectivamente, martensita a¿ (hexagonal compacta), martensita a¿ (ortorrômbica), fase ? (trigonal) e finalmente, fase ß metaestável. Em relação ao módulo de elasticidade, observou-se que esse parâmetro decresce entre 0 e 15% de Nb e após este último valor, tal constante elástica se eleva como resultado da precipitação de fase ? bem como da possível alteração de dimensões da estrutura cristalina. As ligas Ti-Nb apresentaram uma variabilidade de microestruturas e propriedades que dependem fortemente da composição e condição de resfriamento / Abstract: Titanium alloys form one of the most versatile classes of metallic materials used for biomedical applications. ß Ti alloys for orthopaedic devices involves, besides excellent properties like low density, high mechanical strength and good corrosion resistance, great biocompatibility with alloying elements, such as Nb, Ta, Zr and Mo. The objective of this work was to analyze the stability and metastability of phases in ß Ti-Nb alloys through the evaluation of the influence of percentage of Nb obtained in different heat treatment conditions. In this way, Nb addition was varied from 5 to 30wt% in Ti-Nb system. Samples were obtained and microstructural characterization was made through optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy and X-ray diffraction, while mechanical behavior was primarily evaluated by Vickers hardness and elasticity modulus through acoustic techniques. The results obtained indicate that lower cooling rates resulted in the equilibrium microstructures (a+ß), otherwise higher cooling rates led to formation of metastable structures. As the Nb content was increased and under greater cooling rates, it was obtained, respectively, martensite a¿ (hexagonal closed packed), martensite a¿ (orthorhombic), ? phase (trigonal) and finally, metastable ß phase. Regarding modulus of elasticity it was observed that it decreases as the %Nb increases up to 15% and beyond this percentage the modulus increases due the precipitation of ? phase as well as possible variation of crystalline structure dimensions. Ti-Nb alloys presented a great variety of combinations between microstructures and properties that strongly depends on composition and cooling conditions / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Rubens Caram Junior, Conrado Ramos Moreira Afonso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-15T14:37:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aleixo_GiorgiaTaiacol_D.pdf: 25669452 bytes, checksum: 43f10d141f1b3e5a6d696930ee2f86ec (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho trata da preparação, processamento e caracterização microestrutral e mecânica de ligas Ti-Nb-Sn tipo ß visando a fabricação de dispositivos ortopédicos para implante. Amostras contendo Ti com teores de 25, 30 e 35% em peso de Nb e 2, 4 e 8% em peso de Sn foram preparadas por fusão a arco, homogeneizadas a 1000ºC/8 h e deformadas plasticamente por forjamento rotativo. Tais amostras foram submetidas a ensaios de resfriamento contínuo objetivando avaliar condições de obtenção de fases metaestáveis. Em seguida, amostras aquecidas a 1000ºC foram resfriadas rapidamente e submetidas a ensaios de calorimetria diferencial de varredura e de raios-X com aquecimento até médias temperaturas, o que permitiu avaliar a decomposição martensítica. Em seguida, amostras aquecidas no campo ß foram resfriadas ao ar, o que resultou em microestruturas com a fase a precipitada na matriz ß. Tais amostras foram caracterizadas no tocante à microestrutura via microscopia ótica, eletrônica de varredura e de transmissão e difração de raios X, enquanto que o comportamento mecânico foi avaliado por meio de testes de dureza Vickers, de medidas de módulo de elasticidade usando técnicas acústicas, ensaios de tração e ensaios de fadiga. Os resultados obtidos indicam que a decomposição da martensita resulta nas fases ß, ? e finalmente, a e também, que a fase ? atua como substrato na nucleação da fase a. O comportamento mecânico das amostras depende diretamente das fases presentes na microestrutura, bem como de suas frações volumétricas. Constatou-se também que o módulo de elasticidade, a dureza e o limite de resistência à tração de amostras resfriadas ao ar exibem valores superiores aos valores obtidos com as amostras resfriadas rapidamente, enquanto que a ductilidade se reduz. Finalmente, observou-se que o limite de fadiga de amostras resfriadas ao ar é máximo para baixos teores de Nb e se reduz com a adição de Sn / Abstract: This work deals with preparation, processing and microstructural and mechanical characterization of ß type Ti-Nb-Sn alloys aiming the manufacturing of orthopedic devices for implants. Ti samples containing Nb at levels of 25, 30 and 35 wt % and Sn at levels of 2, 4 and 8 wt % were prepared by arc melting, homogenized at 1000ºC/8 h and plastically deformed by swaging. These samples were submitted to continuous cooling experiments to evaluate conditions for obtaining metastable phase. Then, samples heated to 1000ºC were rapidly cooled and analyzed by using differential scanning calorimetry and X-ray diffraction at medium temperatures, which allowed the evaluation of martensite decomposition. Next, samples in the ß field were air-cooled, which resulted in microstructures with a phase precipitated into ß matrix. These samples were characterized concerning the microstructure by applying optical, scanning electron and transmission electron microscopies and X-ray diffraction, while the mechanical behavior was evaluated by Vickers hardness test, elastic modulus measurement using acoustic techniques, tensile and fatigue tests. The results obtained indicate that martensite decomposition results in ß, ? and finally a phases. It was also found that ? phase acts as substrate for a phase nucleation. The sample mechanical behavior directly depends on the phases present in the microstructure, as well as their volumetric fraction. It was also observed that elastic modulus, hardness and tensile strength of air cooled samples show higher values than those of rapidly quenched samples, while ductility decreases. Finally, it was observed that fatigue resistance of air cooled samples is higher for low Nb content alloys, however, it decreases with Sn addition / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica