Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4739.pdf: 8852417 bytes, checksum: 54d6a4b01ec455b6d6fc320e63d6dc26 (MD5) Previous issue date: 2012-03-23 / Financiadora de Estudos e Projetos / Bulk amorphous and nanocrystalline alloys have attracted great interest from the scientific community. Titanium based alloys have demonstrated potential for formation of amorphous. This study aimed at to evaluate the mechanical properties of the Ti34Cu36Ni8Zr22 and (TiZr)80Co12Fe8 alloys, at room temperature. Thereby, nanoindentation, compression and three points bending tests were performed. The methodology involved the following steps: (i) production of alloys by arc melting under argon atmosphere, (ii) production of amorphous ribbon by melt-spinning, (iii) heat treatment of the ribbons at different temperatures, (iv) production of test specimens through casting in copper chill followed by quenching (v) microstructural characterization via scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD), (vi) mechanical characterization based on nanoindentation, compression and torsion tests. The results of nanoindentation showed an increase in hardness and reduced Young's modulus as the temperature of the heat treatment approachs the crystallization temperature. Results of compression and bending showed strong dependence on the preparation surface and internal defects of the specimens. The Young's modules and tensile strengths are below those reported in the literature, probably due to internal defects present in the samples such as pores. / Ligas amorfas e nanocristalinas de grande volume vêm despertando grande interesse da comunidade científica. Ligas à base de titânio têm demonstrado potencial para formação de amorfo. O presente estudo objetivou avaliar as propriedades mecânicas, em temperatura ambiente, das ligas Ti34Cu36Ni8Zr22 e (TiZr)80Co12Fe8. Para tanto, foram realizados ensaios de nanoindentação, compressão e flexão em três pontos. A metodologia empregada envolveu as seguintes etapas: (i) produção das ligas via fusão a arco sob atmosfera de argônio; (ii) produção de fitas amorfas via melt-spinning, (iii) tratamento térmico das fitas em diferentes temperaturas, (iv) produção de corpos de prova através do vazamento em coquilha de cobre seguido de resfriamento rápido; (v) caracterização microestrutural através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) com espectroscopia por dispersão de energia (EDS), microscopia eletrônica de transmissão (MET), calorimetria exploratória de varredura (DSC) e difratometria de raios-X (DRX); (vi) caracterização mecânica baseada em ensaios de nanoindentação, compressão e flexão em três pontos. Os resultados de nanoindentação mostraram um aumento nos valores de dureza e módulo de Young reduzido conforme o tratamento térmico se aproxima da liga cristalina. Resultados de compressão e flexão mostraram forte dependência em relação a preparação superficial e defeitos internos dos corpos de prova. Os módulos de Young e tensão de ruptura estão abaixo dos relatados pela literatura, provavelmente devido a defeitos internos presentes nas amostras, como poros.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6755.pdf: 7447170 bytes, checksum: 8d5fb11251a7f6c0476faf234c8328af (MD5) Previous issue date: 2015-10-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The use of amorphous metals becomes a large market in the industry of micro-components and/or milimetric machine parts, presenting excellent magnetic and mechanical properties and high glass forming ability such as the recent developed iron based alloys in the [(FexCo1-x)0.75B0.2Si0.05]96Nb4 compositions, where x = 0.1-0.5 at.%. Wherever, these properties are reached when this material is processed by techniques that impose and maintain higher cooling rates (103-106 K/s), limiting factors in order to obtain amorphous parts with centimeters in dimension. In this study, the Fe43.2Co28.8B19.2Si4.8Nb4 alloy was processed by spray forming as an alternative route to obtain amorphous deposits with large sizes. The study conducted depositions onto rotating copper rollers generating a co-lamination condition, producing larger ribbons. In a second step, depositions in industrial scale were performed using preheated cylindrical and flat substrates moving longitudinally at various speeds, producing deposits with different thickness. In a third deposition, subsequent layers were deposited due the came and back longitudinal movement of the cylindrical substrate. The microstructure of all materials were evaluated by optical and scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, and X-ray diffraction. The powders of all experiments and the spray-co-laminated ribbons presented fully amorphous microstructure. The first and second deposits exhibited a 1 to 2.5 mm thickness amorphous layer formed in direct contact with the substrate. The median/central regions (10 to 15 mm thickness) presented a mix of crystalline and amorphous phases or fully crystalline microstructure depending the thickness of the deposit. The third deposit was formed by ~10 layers with ~2 mm thickness each presenting fully amorphous or a mix of crystalline and amorphous phases. These results suggesting that this process is a promising potential for the production of amorphous alloys in large volumes and sizes, expanding the use of these materials. / O uso de metais amorfos tornou-se um grande Mercado na indústria de micro-componentes e/ou peças milimétricas apresentando excelentes propriedades magnéticas e mecânicas e alta tendência de formação de fase amorfa como a recém desenvolvida liga amorfizável a base de ferro com composição [(FexCo1-x)0.75B0.2Si0.05]96Nb4, x = 0.1-0.5 at.%. No entanto, essas propriedades são atingidas quando esse material é processado por técnicas que impõe e mantém altas taxas de resfriamento (103-106 K/s), fatores limitantes para obtenção de peças amorfas com dimensão de centímetros. Nesse estudo a liga Fe43.2Co28.8B19.2Si4.8Nb4 foi processada por conformação por spray como uma rota alternativa para obtenção de depósitos de grandes dimensões. O estudo conduziu deposições sobre rolos de cobre rotativos, gerando uma condição de co-laminação produzindo grandes fitas. Em uma segunda etapa, foram realizadas deposições em escala industrial usando substratos cilíndricos e planos pré-aquecidos movendo-se longitudinalmente em várias velocidades, produzindo depósitos com diferentes espessuras. Em uma terceira deposição, camadas subseqüentes foram depositadas devido ao movimento de ida e vinda do substrato cilíndrico. As microestruturas de todos os materiais obtidos foram avaliadas por microscopia ótica e eletrônica de varredura, calorimetria diferencial de varredura e difração de Raios-X. Os pós de todos os experimentos e as fitas obtidas por co-laminação apresentaram microestrutura totalmente amorfa. O primeiro e segundo depósitos exibiram uma camada amorfa de 1- 2,5 mm de espessura formada em contato direto com o substrato. As regiões média/central dos depósitos apresentaram uma mistura de fases cristalinas e amorfa ou fases totalmente cristalinas dependendo da espessura do depósito. O terceiro depósito foi formado por ~10 camadas com ~2 mm de espessura cada apresentando microestrutura totalmente amorfa ou uma mistura de fases cristalinas e amorfa. Esses resultados sugerem que esse processo apresenta-se como um potencial promissor para a produção desse tipo de liga em grandes volumes e tamanhos, expandindo o uso desses materiais.