Orientador : Itamar Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T16:43:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guimaraes_VagnerAlves_D.pdf: 38478701 bytes, checksum: 3b9c82d7e18215a719acbe37e6f3b68d (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho foram estudados os efeitos do recozimento a temperaturas de 600 a 1300 °C e deformação plástica a frio, por tração em 10 e 20%, sobre a microestrutura, propriedades mecânicas e resistência à corrosão de um aço inoxidável austenítico ISO 5832-9, utilizado para a fabricação de implantes ortopédicos. Foram realizadas análise química, microscopia ótica, ensaios de dureza Vickers, tração, tenacidade à fratura (CTOD), polarização potenciodinâmica cíclica, corrosão por pite/fresta, corrosão intergranular, fadiga-corrosão e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que o material na condição como recebido apresentou microestrutura, propriedades mecânicas e resistência à corrosão dentro dos requisitos da norma ISO 5832-9, sendo esta a condição que apresentou as melhores propriedades mecânicas e de corrosão dentre as condições estudadas. O material deformado em 20% manteve a resistência à corrosão e mostrou resistência à fadiga-corrosão superior à condição como recebido; entretanto, a baixa tenacidade à fratura observada nos ensaios de CTOD restringe a utilização do material nestas condições. O material tratado a 800 e 900°C apresentou diminuição simultânea da tenacidade à fratura (CTOD) e da resistência à corrosão. A diminuição da tenacidade à fratura foi atribuída à precipitação de Cr2N e fase qui (X). A precipitação de Cr2N é mais intensa a 800°C e a precipitação da fase qui (X) ocorreu mais intensamente a 900°C, nas condições estudadas neste trabalho. O material tratado em 1100, 1200, 1250 e 1300 °C por 1 hora apresentou diminuição da resistência mecânica e aumento da tenacidade à fratura com o aumento da temperatura de tratamento. O material tratado a 1300 °C apresentou baixa resistência à fadiga-corrosão. O aumento da tenacidade à fratura foi atribuído ao maior espaçamento das partículas. A faixa de temperatura ideal para a solubilização do material, determinada neste trabalho, situa-se no intervalo de 1000 a 1100 °c / Abstract: The influence of annealing treatment, performed at temperatures from 600 to 1300 °C, and cold work performed by tensile at 10 and 20%, on the mechanical and corrosion properties of an ISO 5832-9 austenitic stainless steel used for orthopedic implants manufacturing has been studied. Has been performed chemical analysis, optical and scanning electronic microscopy, and hardness, tensile, fracture toughness (CTOD), potentiodynamic anodic polarization, pitting or crevice corrosion, intergranular corrosion, and fatigue-corrosion tests. The results for the material in as received condition showed microstructure, mechanical and corrosion resistance in accordance which the ISO 5832-9 standard and better than other conditions studied in this work. The condition 20% cold worked showed high corrosion resistance and fatigue-corrosion resistance higher than as received condition, but on the other hand, the fracture toughness is very low for using the material in this condition. Simultaneous decrease in fracture toughness and corrosion resistance was observed for 800 and 900°C treatments. This effect was attributed to Cr2N and phase chi (x) precipitation. The phase chi (x) precipitation occurs more intensively in 900°C and Cr2N precipitation occurs more intensively in 800°C, for the conditions studied in this work. Decrease in mechanical resistance and increase in fracture toughness was observed for conditions annealing at 1100, 1200, 1250, and 1300 °C with increasing the treatment temperature. Decrease in fatigue-corrosion resistance has been observed for 1300 °C treatment. The increase in fracture toughness was attributed to increasing the displacement between partic1es. The indicate temperature range for annealing studied in this work is from 1000 to 1100 °C, i.e., higher than the carbide and intermetallic phases precipitation range and lower than the high grain growth range / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor 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

É crescente a preocupação com o desenvolvimento de materiais adequados a trabalharem interagindo com o corpo humano. Diversas pesquisas têm sido realizadas no desenvolvimento de biomateriais aplicáveis na odontologia, este empenho é justificável pelo grande número de intervenções cirúrgicas para extração de dentes realizadas em todo o mundo. Durante o processo de fabricação de reconstruções dentárias, que utilizam sistemas metalocerâmicos, é utilizado um tratamento térmico que tem a função de promover a adesão da porcelana ao metal. Entretanto, sabe-se que tratamentos térmicos podem alterar a microestrutura do material metálico, modificando suas propriedades. Este trabalho avaliou as modificações causadas em propriedades mecânicas e microestruturais da liga à base de níquel (FIT CAST-SB) utilizada para fins odontológicos, quando a mesma é submetida ao tratamento térmico para adesão da porcelana (denominado de queima). A liga foi inicialmente fundida através da técnica de centrifugação e cera perdida. Posteriormente, um grupo de amostras (grupo TT) foi submetido ao tratamento térmico de queima para adesão da porcelana e o outro grupo (grupo F), permaneceu apenas submetido ao processo de fundição. Os grupos F e TT foram submetidos a ensaio de tração. Nos grupos F e TT, e no material como recebido pelo fabricante (grupo CR), foram realizados ensaios de microdureza e caracterização microestrutural, esta ultima através da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os grupos F e CR foram submetidos à análise química quantitativa (em um espectrômetro de emissão atômica) e semi-quantitativa por um sistema de Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) acoplado ao MEV, sendo que esta ultima técnica também foi aplicada ao grupo TT. A técnica de tratamento digital de imagem foi aplicada às micrografias dos grupos F e TT, para a determinação de possíveis modificações quantitativas nas fases presentes, antes e após o tratamento térmico. Todos os resultados dos ensaios foram submetidos ao teste de hipótese nula (H0), para a distribuição t de Student. Concluiu-se que, para as amostras testadas, o limite de resistência foi superior ao fornecido pelo fabricante, respectivamente 559,39 e 545,55 MPa para os grupos F e TT, contra 306 MPa do fabricante. Enquanto o limite de escoamento foi ligeiramente inferior, 218,71 e 240,58 MPa para os grupos F e TT, respectivamente, contra 258 MPa do fabricante. Os resultados de microdureza ficaram entorno de 70HV, superior aos 21HV fornecido pelo fabricante. Pode-se afirmar, com 95% de confiabilidade, que não houve variação nas propriedades mecânicas e na microestrutura (quantidades de fases presentes e tamanho) antes e após a queima para adesão da porcelana, para os corpos de prova testados. A microestrutura da liga, quando observada em MEV no modo elétrons retroespalhados (modo BSE), é formada por uma matriz de estrutura dendrítica e coloração cinza, uma segunda fase interdendrítica de coloração branca e aspecto rendilhado, e precipitados de coloração preta, apresentando também porosidades. / There is a growing concern with the development of suitable materials for interactive working with the human body. Many searchs have been carried in the development of biomaterials for odontology applications and this dedication is justifiable for the large number of surgical interventions for tooth extractions in the entire world. During the manufacturing process of dental reconstructions, which use metal-ceramic systems, a heat treatment is used to promote adhesion of the porcelain in the metal. However, it is known that heat treatment can change the metallic materials microstructure, changing their properties. This work evaluated the mechanical properties and microstructural changing of the nickel base alloy (FIT CAST-SB) used in odontology, when the alloy is submitted to the heat treatment for the porcelain adhesion (demented of firing). First the alloy was cast using the technical of centrifugation and lost-wax. After that, one samples group (TT group) was submitted for porcelain firing heat treatment and another group (F group), remained only cast. The F and TT groups were submitted to tensile test. The F and TT groups, and the material as received by the manufacturer (CR group), were submitted to microhardness test and microstructural characterization, this latter using scanning electron microscopic. The F and CR groups were submitted to quantitative chemical analysis (atomic emission spectroscopy) and semi-quantitative by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) in the MEV, and this last technique was applied to TT group too. The digital images process technique was applied to micrographics of F and TT groups, to determine the changes in the material phases before and after heat treatment. All results were submitted to the hypothesis test of Students t-distribution. For the samples tested, it was concluded that the tensile strength was higher then the manufacturer information, respectively 559,39 and 545,55 MPa for F and TT groups, against 306 MPa informed by the manufacturer. However, the yield point was slightly lower, 218,81 and 240,58 MPa for F and TT groups, respectively, against 258 informed by the manufacturer. The microhardness results were about 70HV, higher than 21HV informed by the manufacturer. It was concluded, with 95% of confiability, that there was no mechanical properties and microstructure (percent and size of the phases) changes, before and after porcelain firing, in the specimens used. The alloy microstructure, when observed by scanning electron microscopy (SEM) in backscattered electron mode (BSE mode) is formed by a matrix with dendritc structure and gray color, a second phase interdendritc with white color and lacy appearance, and black precipitates, and porosity are also found.

É crescente a preocupação com o desenvolvimento de materiais adequados a trabalharem interagindo com o corpo humano. Diversas pesquisas têm sido realizadas no desenvolvimento de biomateriais aplicáveis na odontologia, este empenho é justificável pelo grande número de intervenções cirúrgicas para extração de dentes realizadas em todo o mundo. Durante o processo de fabricação de reconstruções dentárias, que utilizam sistemas metalocerâmicos, é utilizado um tratamento térmico que tem a função de promover a adesão da porcelana ao metal. Entretanto, sabe-se que tratamentos térmicos podem alterar a microestrutura do material metálico, modificando suas propriedades. Este trabalho avaliou as modificações causadas em propriedades mecânicas e microestruturais da liga à base de níquel (FIT CAST-SB) utilizada para fins odontológicos, quando a mesma é submetida ao tratamento térmico para adesão da porcelana (denominado de queima). A liga foi inicialmente fundida através da técnica de centrifugação e cera perdida. Posteriormente, um grupo de amostras (grupo TT) foi submetido ao tratamento térmico de queima para adesão da porcelana e o outro grupo (grupo F), permaneceu apenas submetido ao processo de fundição. Os grupos F e TT foram submetidos a ensaio de tração. Nos grupos F e TT, e no material como recebido pelo fabricante (grupo CR), foram realizados ensaios de microdureza e caracterização microestrutural, esta ultima através da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os grupos F e CR foram submetidos à análise química quantitativa (em um espectrômetro de emissão atômica) e semi-quantitativa por um sistema de Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) acoplado ao MEV, sendo que esta ultima técnica também foi aplicada ao grupo TT. A técnica de tratamento digital de imagem foi aplicada às micrografias dos grupos F e TT, para a determinação de possíveis modificações quantitativas nas fases presentes, antes e após o tratamento térmico. Todos os resultados dos ensaios foram submetidos ao teste de hipótese nula (H0), para a distribuição t de Student. Concluiu-se que, para as amostras testadas, o limite de resistência foi superior ao fornecido pelo fabricante, respectivamente 559,39 e 545,55 MPa para os grupos F e TT, contra 306 MPa do fabricante. Enquanto o limite de escoamento foi ligeiramente inferior, 218,71 e 240,58 MPa para os grupos F e TT, respectivamente, contra 258 MPa do fabricante. Os resultados de microdureza ficaram entorno de 70HV, superior aos 21HV fornecido pelo fabricante. Pode-se afirmar, com 95% de confiabilidade, que não houve variação nas propriedades mecânicas e na microestrutura (quantidades de fases presentes e tamanho) antes e após a queima para adesão da porcelana, para os corpos de prova testados. A microestrutura da liga, quando observada em MEV no modo elétrons retroespalhados (modo BSE), é formada por uma matriz de estrutura dendrítica e coloração cinza, uma segunda fase interdendrítica de coloração branca e aspecto rendilhado, e precipitados de coloração preta, apresentando também porosidades. / There is a growing concern with the development of suitable materials for interactive working with the human body. Many searchs have been carried in the development of biomaterials for odontology applications and this dedication is justifiable for the large number of surgical interventions for tooth extractions in the entire world. During the manufacturing process of dental reconstructions, which use metal-ceramic systems, a heat treatment is used to promote adhesion of the porcelain in the metal. However, it is known that heat treatment can change the metallic materials microstructure, changing their properties. This work evaluated the mechanical properties and microstructural changing of the nickel base alloy (FIT CAST-SB) used in odontology, when the alloy is submitted to the heat treatment for the porcelain adhesion (demented of firing). First the alloy was cast using the technical of centrifugation and lost-wax. After that, one samples group (TT group) was submitted for porcelain firing heat treatment and another group (F group), remained only cast. The F and TT groups were submitted to tensile test. The F and TT groups, and the material as received by the manufacturer (CR group), were submitted to microhardness test and microstructural characterization, this latter using scanning electron microscopic. The F and CR groups were submitted to quantitative chemical analysis (atomic emission spectroscopy) and semi-quantitative by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) in the MEV, and this last technique was applied to TT group too. The digital images process technique was applied to micrographics of F and TT groups, to determine the changes in the material phases before and after heat treatment. All results were submitted to the hypothesis test of Students t-distribution. For the samples tested, it was concluded that the tensile strength was higher then the manufacturer information, respectively 559,39 and 545,55 MPa for F and TT groups, against 306 MPa informed by the manufacturer. However, the yield point was slightly lower, 218,81 and 240,58 MPa for F and TT groups, respectively, against 258 informed by the manufacturer. The microhardness results were about 70HV, higher than 21HV informed by the manufacturer. It was concluded, with 95% of confiability, that there was no mechanical properties and microstructure (percent and size of the phases) changes, before and after porcelain firing, in the specimens used. The alloy microstructure, when observed by scanning electron microscopy (SEM) in backscattered electron mode (BSE mode) is formed by a matrix with dendritc structure and gray color, a second phase interdendritc with white color and lacy appearance, and black precipitates, and porosity are also found.

Orientador: Sergio Tonini Button / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:44:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bastos_SilvioCesar_M.pdf: 4555280 bytes, checksum: 806976ee18b42ffb327e7bb279b89f96 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre o efeito dos processos de recalque a frio e aquecimento por indução eletromagnética sobre as características da microestrutura e dureza do material de tubo de aço sem costura que é utilizado no transporte de fluxo de combustível em sistema de injeção de alta pressão. Por conduzir combustível, a característica de vedação é crítica para as interfaces de montagem destes tubos. Esta interface tem perfil cônico gerado pelo processo de recalque. A microestrutura obtida na região de vedação pode influenciar na dureza do material devido à conformação plástica ocasionada durante processo de recalque de perfil. Os valores de microdureza observados na região de recalque tendem a estar acima da dureza encontrada no material antes da conformação. Este acréscimo de dureza pode influenciar na vedação ocasionando vazamentos, caso o perfil cônico não tenha acomodação uniforme com o perfil da contra-peça, sendo esta o ""rail"" de distribuição ou a bomba de alta pressão de combustível. O processo de aquecimento por indução pode em condições controladas proporcionar alteração da microestrutura e dureza do material, conforme aquecimento e resfriamento desejados. / Abstract: This paper presents a study about the effect of cold upsetting and electromagnetic induction heating on microstructure and hardness characteristics of steel seamles pipe. This pipe studied is applied in fuel flow transport of high pressure fuel system. As fuel is transported the pipe sealing characteristic is critical on assembly interfaces of this pipe. This interface has conic profile produced at upsetting process. The hardness values observed on cold upsetting pipe has a trend to be higher than raw material. There microstructure changed can cause leakage if sealing contact area between conic profile of components has not accommodation enough, being high pressure pump or "rail". The hardness increase can reduce this sealing contact reducing deformation after tight-fitting. The induction heating process under controlled conditions can furnish change of microstructure and hardness material suitable for leak-tightness. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T14:04:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_JoseCarlosSousados_M.pdf: 6317167 bytes, checksum: 3007b440a82fcaab621d5cef423c3334 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A liga Ti-13Nb-13Zr tem sido proposta em estudos de pesquisa como uma nova alternativa dentre as ligas biomédicas por apresentar em sua formulação alguns dos elementos metálicos de maior compatibilidade como: titânio, nióbio e zircônio; considerados como metais válvulas, onde apresentam excelente resistência à corrosão, excelente propriedades mecânicas e baixa densidade. O substrato da liga Ti-13Nb-13Zr foi revestido com titânia (TiO2) por aspersão térmica a plasma visando viabilizar a sua utilização como implantes biomédicos. Foram utilizadas técnicas de caracterização desses substratos revestidos para avaliar os efeitos da titânia sobre as propriedades mecânicas e físico-químicas da liga Ti-13Nb-13Zr. Foram obtidos revestimentos de boa qualidade com baixa porosidade, baixo nível de partículas não fundidas e com boa adesão. O ensaio de riscamento com e sem tratamento térmico não apresentou alterações significativas nos valores da carga crítica. Os resultados experimentais obtidos do substrato da liga Ti-13Nb-13Zr revestido com titânia após o ensaio de riscamento apresentou uma boa adesão do depósito ao substrato o que viabilizará em futuro o seu uso em implantes ortopédicos. / Abstract: The Ti-13Nb-13Zr alloy has been proposed by researchers as new alternative amongst the biomedical alloys for presenting on its composition some of the metallic elements of better compatibility; as titanium, niobium and zirconium; considered as metals valves, by presenting excellent corrosion resistance, excellent mechanical properties and low density. The Ti-13Nb-13Zr alloy substratum was coated with titanium dioxide (TiO2) by plasma thermal aspersion aiming its biomedical application. Titanium influence on the mechanical and physico-chemical properties was determined and coatings were found to be of good quality exhibiting low content of an melted particles and good adhesion. The scratch test with and without thermal treatment did not have significant alterations on the values of the critical load. The results obtained on these experiments showed that TiO2 coating on Ti-13Nb-13Zr alloys has good potencial for orthopedics implantations since it exhibits good adhesion and good mechanical properties. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rubens Caram Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T05:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Verissimo_NathaliaCarolina_M.pdf: 4539752 bytes, checksum: 5f6eb6507fb9a034b3aca9ed35fdea93 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Ligas de Ti do tipo 'beta' contendo elementos biocompatíveis são potencialmente interessantes em aplicações ortopédicas e odontológicas. Enquanto as propriedades mecânicas dessas ligas podem ser controladas por meio de tratamentos térmicos, suas propriedades de superfície podem ser otimizadas por meio da formação de camada de nanotubos de TiO2 usando processos de anodização. Neste trabalho, amostras de Ti CP e das ligas Ti-35Nb e Ti-35Nb-4Sn, obtidas por fusão a arco voltaico em atmosfera inerte, foram anodizadas sob potencial constante de 20V durante 1 hora, usando uma solução aquosa de HF, a fim de obter uma camada de nanotubos de TiO2 amorfa. Tais camadas amorfas foram tratadas termicamente visando promover transformações de fase amorfo-anatase e anatase-rutilo. As amostras foram caracterizadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos indicam que camadas amorfas de nanotubos de TiO2 com espessura superior a 800 nm foram produzidas. Tratamentos térmicos combinados com ensaios de difração de raios-X permitiram identificar a formação de anatase em 225ºC em Ti CP, em 295ºC na liga Ti-35Nb e em 392ºC na liga Ti-35Nb-4Sn. A estrutura cristalina do rutilo foi observada no Ti CP em 398ºC e em 557ºC na liga Ti-35Nb. A formação de cristais de rutilo sobre a liga Ti-35Nb-4Sn ocorreu em 605ºC. Observou-se que o Nb combinado com Sn tem forte efeito estabilizador da fase anatase. Medidas de molhabilidade indicam que a fase anatase apresenta valores elevados de ângulo de contato, enquanto que a fase rutilo exibe valores menores e com características hidrofílicas. Os resultados obtidos sugerem que a combinação anatase-rutilo é a mais adequada para aplicações biomédicas e crescimento celular por não ser altamente hidrofílica / Abstract: 'beta' type Ti alloys containing biocompatible elements are potentially interesting for orthopedic and dental applications. While the mechanical properties of these alloys can be controlled by means of heat treatments, its surface properties can be optimized by formation of TiO2 nanotube layer using anodizing processes. In this work, samples of CP Ti and Ti-35Nb and Ti-35Nb-4Sn alloys obtained by arc melting under inert atmosphere were anodized using HF-based electrolyte for 1 hour, obtaining amorphous layers of TiO2 nanotubes. These layers were heat treated aiming to promote the amorphous structure and phases like anatase, mixture anatase-rutile and rutile. Samples were characterized by scanning electron microscopy. The results indicate that amorphous layers of TiO2 nanotubes with a thickness exceeding 800 nm were produced. Heat treatments combined with X-ray diffraction experiments allowed identifying the formation of anatase at 225ºC in CP Ti, at 295ºC in the Ti-35Nb alloy and at 392ºC in the Ti-35Nb-4Sn alloy. The crystal structure of rutile was observed in CP Ti at 398ºC and at 557ºC in the alloy Ti-35Nb. The formation of rutile crystals on the alloy Ti-35Nb-4Sn occurred at 605°C. It was observed that Nb combined with Sn shows a strong stabilizing effect of anatase. Wettability measurements indicate that the anatase phase shows high values of contact angle, while the rutile phase exhibits lower values and hydrophilic characteristics. The results suggest that the combination anatase-rutile is the most suitable for biomedical applications and cell growth because they are not highly hydrophilic / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

Orientador: Rubens Caram Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:06:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cremasco_Alessandra_D.pdf: 50106196 bytes, checksum: 2a7da86acd168979590189fcdb26056f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Ligas de titânio com altos teores de elementos _ estabilizadores, solubilizadas em altas temperaturas e resfriadas rapidamente exibem limitada resistência mecânica e boa ductilidade, o que e resultado da formação de martensita ortorrômbica ou da manutenção da fase _ metaestável. Tal resistência pode ser significativamente aumentada por meio da aplicação de tratamentos térmicos de envelhecimento, que promovem a precipitação de novas fases, combinados com encruamento produzido por deformação plástica a frio. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de ligas do sistema Ti-Nb-Sn com propriedades mecânicas otimizadas visando sua utilização como biomaterial. Inicialmente, ligas de titânio com diferentes elementos de liga foram submetidas a ensaios de citocompatibilidade in vitro. Os resultados obtidos sugerem que ligas Ti-Nb-Sn sao biocompativeis. Na sequencia, amostras de ligas Ti-Nb-Sn preparadas em forno de fusao a arco foram tratadas termicamente objetivando homogeneizacao quimica e microestrutural, solubilizadas em alta temperatura, resfriadas rapidamente e deformadas plasticamente a frio. Tais amostras foram tratadas termicamente para promover a recuperacao, a recristalizacao e o envelhecimento da microestrutura. Os resultados obtidos indicam que a aplicacao de deformacao plastica e recozimento produz o refinamento da microestrutura. A aplicacao de tratamentos termicos de envelhecimento a 350 °C resultou na decomposicao da fase martensita ortorrombica e na formacao das fases _, w e a. Constatou-se que o comportamento mecanico das amostras envelhecidas reflete a combinacao das fases e suas respectivas fracoes volumetricas. O refino microestrutural e a precipitação da fase a resultaram em expressivo aumento da dureza, modulo de elasticidade e resistencia mecanica, bem como na queda da ductilidade. Finalmente, a aplicacao de condicoes de processamento otimizadas resultou em amostras com elevada resistencia mecanica e razoavel ductilidade. A liga Ti-35Nb-4Sn apresentou reduzido modulo de elasticidade e alta resistencia a tracao, condicao ideal para aplicacao biomedica / Abstract: Titanium alloys with high _ stabilizing elements content, solution heat treated at high temperatures and rapidly cooled to room temperature, exhibit limited mechanical strength and good ductility as a result of orthorhombic martensite formation or maintenance of the _ metastable phase. However, mechanical strength may be significantly improved by applying aging heat treatment, which leads to precipitation of new phases, combined with hardening provided by cold plastic deformation. The aim of this work is the development of alloys in the Ti-Nb-Sn system with optimized mechanical properties to be applied as biomaterial. Initially, titanium alloys with different alloying elements were tested in terms of cytocompatibility. The results suggest that Ti-Nb-Sn alloys are biocompatible. Following, Ti-Nb-Sn samples were prepared in arc furnace, heat treated aiming chemical and microstructural homogeneity, solution heat treated at high temperature, rapidly cooled to room temperature and cold plastically deformed. These samples were heat treated to promote recovery, recrystallization and aging of the microstructure. The results indicate that application of plastic deformation and annealing produces very refined microstructure. Application of aging heat treatments at 350 ° C resulted in decomposition of orthorhombic martensite phase and formation of _, w and a phases. It was found that mechanical properties of aged samples reflect the combination of such phases and their volume fractions. Microstructural refinement and a phase precipitation resulted in significant increase in hardness, elastic modulus and mechanical strength, as well as a decrease in ductility. Finally, application of optimal processing conditions resulted in samples with high mechanical strength and reasonable ductility. The Ti-35Nb-4Sn alloy showed lower elastic modulus and superior tensile strength. These results consist in ideal conditions for biomedical applications / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-21T14:11:42Z No. of bitstreams: 1 DissRDC.pdf: 7324446 bytes, checksum: 5e04b539c5f14da2f1e2fb0184498eb9 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T18:26:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRDC.pdf: 7324446 bytes, checksum: 5e04b539c5f14da2f1e2fb0184498eb9 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T18:26:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRDC.pdf: 7324446 bytes, checksum: 5e04b539c5f14da2f1e2fb0184498eb9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T18:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRDC.pdf: 7324446 bytes, checksum: 5e04b539c5f14da2f1e2fb0184498eb9 (MD5) Previous issue date: 2014-07-28 / Não recebi financiamento / The homogenizing heat treatment of aluminium billets has direct influence on extrusion process productivity, surface quality and mechanical properties of extruded shapes. The homogenizing process parameters that impacts on metallurgical properties of 6063 alloys are: temperature, time and cooling rate. The maximum recommended homogenizing temperature for 6063 alloy is 590ºC. The minimum homogenizing time is 2,25h. The minimum cooling rate recommended is 400ºC/h. As for extrusion logs homogenizing process of 6063 6” diameter at Sapa Aluminium Brasil the furnace is a process bottleneck for logs production, this work has investigated about the possibility of time reducing without negative impacts on billet metallurgical properties and without detrimental impacts on productivity of extrusion process and quality of its products. This investigation was done by billet metallographic analysis, cold and hot mechanical tests and extrusion/anodizing trials for different homogenizing time conditions. The results have shown that the time reducing did not cause negative impacts for metallurgical neither for mechanical properties and because of that no detrimental effects for extrusion performance and surface finish and anodized quality was observed. Hence, was possible to decrease 20 minutes on homogenizing time and gain 14,5% of productivity on heat treatment process. / O tratamento térmico de homogeneização de tarugos de alumínio tem influência direta na produtividade do processo de extrusão, na qualidade superficial e nas propriedades mecânicas dos perfis extrudados. As variáveis do tratamento térmico da liga 6063 que influem na qualidade metalúrgica são: temperatura, tempo e taxa de resfriamento. Para liga 6063, a máxima temperatura recomendada de homogeneização é de 590ºC. O tempo mínimo para a homogeneização é de 2,25h. A taxa de resfriamento mínima recomendada é 400ºC/h. Como para o tratamento térmico de tarugos de 6” há um gargalo no forno de homogeneização da Sapa Aluminium Brasil, investigouse neste trabalho possibilidades de redução de tempo no processo de homogeneização evitando impactos negativos na qualidade metalúrgica dos tarugos e/ou na performance dos tarugos no processo de extrusão. Tal investigação foi feita através de análises metalográficas, ensaios mecânicos a frio (dureza e tração) e a quente (torção) e testes práticos no processo de extrusão/anodização para amostras retiradas de tarugos homogeneizados em diferentes condições de tempo de homogeneização. Os resultados obtidos mostraram que a redução no tempo de homogeneização não impactou negativamente na qualidade metalúrgica dos tarugos e nem em suas propriedades mecânicas a frio e que as pequenas variações ocorridas mantiveram-se dentro dos limites de especificação e não reduziram a performance do processo de extrusão bem como as propriedades mecânicas e qualidade superficial dos perfis extrudados. Com isso, foi possível reduzir 20 minutos no tempo de tratamento térmico de homogeneização e gerar um ganho de produtividade de 14,5% no processo.