Semi-Solid Metal (SSM) casting is a promising technology offering an opportunity to manufacture net-shape, complex geometry metal components in a single operation. However, the absence of foundry guidelines and limited design data for SSM casting makes it challenging to predict the performance of both process and components. The objective of this research was to develop and offer new solutions to material processing-related issues in the electronics industry. By investigating the opportunities afforded by the recently developed RheoMetalTM rheocasting process, a better understanding of the critical factors needed for an effective manufacturing process and optimised component characteristics was achieved. A study of the evolution of microstructure at different stages of the RheoMetalTM process demonstrated the influence of multistage solidification on the microstructural characteristics of the rheocast components. The microstructure of a slurry consists of the solute-lean and coarse globular α-Al particles with a uniform distribution of alloying elements, suspended in the liquid matrix. Additional solute-rich α-Al particles were identified as being a consequence of discrete nucleation events taking place after the initial slurry production. In the final components, macrosegregation was observed in the form of variations in the ratio of solute-lean coarse globular α-Al particles and solute-rich fine α-Al particles in both longitudinal and transverse directions. The relation between microstructural characteristics and material properties was established by determination of the local properties of a rheocast component. The fracture of a rheocast telecom component was strongly affected by microstructural inhomogeneity. In particular, macrosegregation in the form of liquid surface segregation bands and sub-surface pore bands strongly affected the fracture behaviour. Thermal conductivity measurements revealed that regions of the component with a high amount of solute-lean globular α-Al particles showed higher thermal conductivity. The effect of the local variation in thermal conductivity on the thermal performance of a large rheocast heatsink was evaluated by simulation. The results clearly show the importance of considering material inhomogeneity when creating a robust component design.

<div> <div> <div> <p>Surfaces and interfaces in ionic solids play a pivotal role in defining the trans- port properties and microstructural evolution in many of the existing and emerging material applications, including energy-related systems such as fuel cells, recharge- able batteries, as well as advanced electronics such as those found in semiconducting, ferroelectric, and piezotronic applications. Here, a variational framework has been developed to understand the effects of ionic species and point defects on the structural, electrochemical and chemomechanical stability of grain boundaries in polycrystalline ceramics. The theory predicts the equilibrium and phase transition conditions of charged interfaces, and quantifies the properties induced by the broad region of electrochemical and chemomechanical influence in front of a grain boundary capable of spanning anywhere from a few angstroms to entire grains. As an example application, the microstructural mechanisms leading to the onset of the flash during electric field assisted sintering were predicted, where the experimentally observed cascading charge flow, resulting in the onset of a flash event was rationalized. Also, the model was applied to describe the effects of grain boundary drag by the interfacially accumulated ionic species and charged defects during grain growth under electrical, chemical, mechanical, or structural driving forces. Finally, abnormal grain growth in ionic solids with an emphasis on the structural and electrochemical character of the grain boundaries was demonstrated. Here, two moving grain boundary types, highly mobile and immobile interfaces are identified, resulting in three grain size populations. </p> </div> </div> </div>

Des agrégats à base des boues de phosphate de la zone de Gantour ( Youssoufia,Maroc) sont cuits à des températures comprises entre 900 et 1200°C, et examinés par différentes techniques (DRX, MEB, analyses thermique et dilatométrique, et spectroscopie d’impédance). Les propriétés physiques des agrégats (retrait, absorption d’eau et résistance à la compression) sont mesurées et corrélées, dans certains cas, aux facteurs expérimentaux(température, temps de cuisson, teneur de l’additif), et ce en utilisant la méthodologie de la recherche expérimentale.Les agrégats amendés à l’argile smectitique sont le siège de formation de la gehlénite. Dans ce cas, la fluorapatite a partiellement résisté au traitement thermique, et a été le siège d’une ségrégation localisée. Les mesures d'impédance ont bien mis en évidence l'étape principale du frittage, lequel s’est produit par écoulement de la masse fondue. En se basant sur les valeurs de la densité, les granulats cuits à 900 et à 1100°C pouvaient bien être considérés comme des agrégats légers.Les études menées sur les agrégats des mélanges : argile kaolinitique-boue, cendre boue,et argile kaolinitique-cendre-boue ont montré la présence de la labradorite, et d’une masse fondue, qui semblait se former, entre autres, de la fusion de la fluorapatite. Par ailleurs,l'utilisation de la méthodologie de la recherche expérimentale a permis d'évaluer le poids des effets des facteurs expérimentaux sur les propriétés physiques des agrégats. Des granulats légers (1,02 < densité < 2,1 g/cm3) et résistants sont préparés avec succès dans les conditions expérimentales adoptées. Les granulats ayant le meilleur rapport résistance / densité sont ceux du mélange ternaire.Concernant le volet application, les résultats ont montré que l’utilisation des agrégats en construction est possible et que l’association d’agrégats légers au sol a permis d’activer la croissance des plants de la luzerne. D’un autre côté, l'absorption du phosphore par les racines(1,45 mg/g maximum) des plantes était meilleure dans le cas du mélange contenant de l’argile. / Phosphate sludge generated from beneficiation plants of Moroccan phosphate rocks was investigated at the range [900-1200°C] by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, thermal analysis dilatometric analysis and impedance spectroscopy. Mixtures of the phosphates ludge and amendments such as a swelling clay (up to 30 wt.% of the clay), a kaolinitic clay (up to 40 wt.% of the sludge) and a fly ash (65.5 wt.% of the ash) were investigated and their properties (shrinkage, density, water absorption and compressive strength) were measured as a function of temperature and clay addition. The results showed that gehlénite neoformed from lime of decomposed carbonates and breakdown products of clay minerals in the first mixture while labradorite/anorthite was the only neoformed phase in the other blends. Also fluoroapatite (original mineral) resisted heating until fusion in almost samples. A new approach based on the methodology of the experimental design was adopted to assess the effect of the processing factors on the studied properties. The measured properties were mainly controlled by temperature, and the effect of clay addition was less regular. Considering the mixtures densities lightweight agglomerates can be produced at specific conditions. On the other hand, the release ability of phosphorus by LWAs in the presence ofalfalfa plants has been performed. It was found that due to the release of phosphorus by soil embedded pellets the growth of alfalfa plants improved. The sintering process of blends of phosphate sludge and a naturally occurring clay material (0-30 wt.%) was investigated in the range 650-1100°C by using impedance spectroscopy. The results showed that the sintering process was effective between 750 and 1000°C and occurred by melt flow.

O presente trabalho visa avaliar a degradação microestrutural e variações nas propriedades mecânicas do aço 1,25Cr-0,5Mo após de 25 anos de uso em um sistema de tubulações de distribuição de vapor operando sob condições de alta pressão (10 MPa) em temperaturas elevadas (510ºC). Nesse sistema de tubulações, após 21 anos de operação, detectou-se uma trinca seguida de vazamento em uma região de concentração de tensões em um dos coletores de condensado. Desde então, tem-se monitorado por ensaios não destrutivos, a presença de trincas neste sistema. Com base nesses ensaios, em alguns testes acelerados de fluência e em análises metalográficas, foi efetuada a substituição programada de todos os coletores em outubro de 2006. A análise metalográfica de dois coletores substituídos, de um trecho de tubo e de uma curva removidos após 25 anos de operação mostra estágios avançados de degradação da microestrutura acompanhada de processo de fluência. Neste contexto, os principais objetivos deste trabalho foram concentrados nas caracterizações microestrutural e mecânica de amostras coletadas do trecho reto de tubulação, curvas e coletores. Para tanto, um conjunto de amostras foi submetido aos tratamentos térmicos de revenido e normalização seguido de revenido para avaliar a capacidade de regeneração microestrutural e mecânica. As amostras foram submetidas aos ensaios de tração à temperatura ambiente e a 510°C, ensaio de dureza e ensaio de impacto charpy antes e após os tratamentos térmicos. O trabalho foi complementado pela determinação dos principais micromecanismos de fratura. / The aim of this work is to evaluate the microstructural degradation and the mechanical properties variation of a 1.25Cr-0.5Mo steel pipeline steam after nearly 25 years of operation at 510°C and loaded by internal pressure of 10 MPa. A failure occurred after 21 years of operation caused by a crack in a stress concentration area in one of the \"T\" components of this pipe. Since then, non destructive tests have been done to evaluate the damage growth. Based on these inspections, creep tests and microstructural replication all the \"T\" components were planned to be replaced in 2006. The metallographic analysis in two \"T\" components, a piece of pipe and an elbow removed 25 years of operation shows high microstructural degradation followed by creep process. In this context, the main objective of this work was the microstructure and mechanical properties characterization of the \"T\" components, the piece of pipe and the elbow. According to this, some samples were tempered and normalized-andtempered to evaluate the capability of microstructure and mechanical regeneration. These samples were tried by stress-rupture tests on ambient and 510°C temperature, hardness tests and charpy V-notch tests, before and after heat treatments. The analyses were supplement by the determination of the principal fracture mechanisms present.

Os objetivos deste trabalho foram: a) realizar a análise microestrutural de cerâmicas odontológicas e relacioná-la aos valores de resistência à flexão obtidos, b) avaliar o efeito de dois tipos de envelhecimento (ciclagem mecânica e ciclagem em autoclave) sobre a resistência à flexão desses materiais e c) avaliar se a configuração do espécime (discos versus barras) é capaz de alterar o efeito da ciclagem mecânica sobre a resistência à flexão. Cinco materiais foram utilizados: zircônia tetragonal policristalina estabilizada por ítrio (YZ), alumina policristalina (AL), alumina infiltrada por vidro/reforçada por zircônia (ICZ) e duas porcelanas (VM7 e VM9). Espécimes em forma de barra (2 x 4 x 16 mm) e disco (12 mm x 2 mm) foram confeccionados conforme as recomendações dos fabricantes. A densidade foi determinada pelo método de Arquimedes, as constantes elásticas foram determinadas pelo método do pulso-eco ultrassônico. Microscopia óptica e eletrônica de varredura foram utilizadas para determinar a fração e tamanho médio de poros e partículas e a análise de EDS para a realização de análise química dos microconstituintes. O efeito do envelhecimento por ciclagem mecânica (YZ, AL e ICZ: 80 N por 105 ciclos e VM7 e VM9: 45 N por 104 ciclos, a 2 Hz) ou por ciclagem em autoclave a 134°C, pressão de 2,2 kgf/cm2 durante 5h, foi avaliado nos espécimes em forma de barra e comparados com um grupo controle, não ciclado. O efeito do envelhecimento por ciclagem mecânica foi comparado entre os espécimes em forma de barra e disco para as porcelanas estudadas. Houve diferenças significativas entre os valores de resistência em função do material, causadas pelas diferenças em sua microestrutura, sendo que as porcelanas apresentam baixos valores de resistência (VM7: 69,4 MPa e VM9: 64,7 MPa), enquanto que a AL e a ICZ apresentaram valores intermediários (462,8 MPa e 408,6 MPa, respectivamente) e a YZ apresentou o maior valor de resistência à flexão (869 MPa). Após a ciclagem mecânica, somente o material AL apresentou redução estatisticamente significativa da resistência à flexão (389,2 MPa). A ciclagem em autoclave não resultou em degradação significativa da resistência de nenhum dos materiais testados. A configuração do espécime (barra ou disco) não alterou o efeito da ciclagem mecânica sobre a resistência das porcelanas testadas (nenhum material apresentou queda da resistência após ciclagem). Entretanto, nos espécimes em forma de disco a resistência à flexão da VM7 foi significativamente maior que a da VM9 (69,6 MPa e 57,6 MPa, respectivamente), enquanto que nos espécimes em forma de barra não houve diferença estatística entre os valores de resistência das duas porcelanas (VM7: 61,1 MPa e VM9: 68,8 MPa). / The aims of this study were: to perform a microestrutural analysis of dental ceramics and correlate the results with the flexural strength obtained; to evaluate two aging process (mechanical cycling and autoclave cycling) on the flexural strength of the materials and to evaluate the specimen configuration (bar or disc) on the flexural strength of mechanical cycling aged specimens. The five ceramics tested were: yttria-stabilized zirconia (YZ), polycrystalline alumina (AL), glass-infiltrated alumina/zirconia reinforced (ICZ) and two dental porcelains (VM7 and VM9). Bars (2 x 4 x 16 mm) and discs (12 mm x 2 mm) were produced according to the manufactures instructions. Density was obtained by Arquimedes method and the elastics constants were obtained by ultrasonic pulse-echo method. Optical and Scanning Electron Microscope were used to determine the fraction and size of both pores and particles while the chemical composition was obtained by EDS. Aging effect on flexural strength after mechanical or autoclave cycling was evaluated on bar specimens and compared to a control group, which was not cycled. The specimen configurations (bars or discs) were compared after mechanical cycling for porcelains. Microestrutural differences between material resulted on flexural strength values statistically different, porcelains presented lower values of flexural strength (VM7: 69,4 MPa and VM9: 64,7 MPa), while AL and ICZ presented intermediate flexural strength (462,8 MPa and 408,6 MPa, respectively) and YZ presented the highest flexural strength (869 MPa). Only AL presented a significant lower flexural strength after mechanical cycling (389,2 MPa). Autoclave cycling did not influence the flexural strength of the studied materials. Also, the specimen configuration did not influence the flexural strength values before or after mechanical cycling. It should be noted that disc specimens of VM7 presented significantly higher flexural strength values than VM9 (69,6 MPa and 57,6 MPa, respectively), however for bar specimens no statistical difference was noted between the mean strength of both porcelains (VM7: 61,1 MPa and VM9: 68,8 MPa).

As ligas de magnésio atraíram a atenção novamente nos últimos anos por causa de suas propriedades de baixa densidade, resistência à tração e rigidez específica. Por outro lado, a maior limitação para o uso de ligas trabalhadas é a baixa conformabilidade em temperatura ambiente devido à estrutura hexagonal compacta (HCP) das ligas. O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo estudar o encruamento, recristalização e crescimento de grãos durante a laminação de liga magnésio AZ31B em alta e baixa temperatura, analisando a evolução da microestrutura, da textura e a variação das propriedades sensíveis à microestrutura. A liga AZ31B é sensível à taxa de deformação em alta temperatura, entretanto, a anisotropia é negativamente afetada na laminação a frio, portanto, apresenta uma melhor laminação na faixa de temperaturas de 200 a 300ºC, devido ao refinamento de grãos, causado pela recuperação e recristalização dinâmica. O estudo foi realizado em amostras de uma chapa de liga de magnésio AZ31B recristalizada (2 mm de espessura). Amostras foram deformadas por laminação em temperaturas diferentes (25, 100, 200, 250 e 300ºC) e com diferentes taxas de deformação. A caracterização microestrutural foi realizada com auxílio de várias técnicas complementares de análise microestrutural, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, análise de raios-X por dispersão de energia, difração de raios X e microdureza Vickers. A deformabilidade e a ocorrência de recristalização dinâmica e crescimento de grãos mostraram forte dependência com as condições de laminação. Na laminação a frio, o refinamento de grão foi mais efetivo com baixas taxas de deformação (1,6 s-1) do que na laminação a quente. Entretanto, a intensa textura basal foi enfraquecida em temperaturas próximas a 300ºC e com taxas de deformação próximas a 3,5 s-1. A ductilidade das ligas pode ser melhorada em altas temperaturas de deformação, pelo refinamento dos grãos que produz a diminuição da fração volumétrica das regiões macladas e pelo aumento do número de sistemas de deslizamento, além do enfraquecimento da intensa textura basal, característica das ligas de magnésio. / Magnesium alloys have attracted the attention again in recent years because of their low density, their specific tensile strength and rigidity. However, the greatest limitation for the usage of wrought magnesium alloys is their poor formability at room temperature due to the hexagonal closed packed (HCP) crystal structure. The present research focused on study the work-hardening, recrystallization and grain growth during rolling of AZ31B magnesium alloy at low and high rolling temperature. It was made through the analysis of microstructure and texture evolution and variations of microstructure-sensitive properties. The AZ31 magnesium alloy is sensitive to strain rate at high temperature, meanwhile, the anisotropy is adversely impacted in cold rolling sheets. Thus, AZ31B magnesium alloy exhibits better workability in 200-300°C temperature range due to the grain refinement caused by dynamic recovery and dynamic recrystallization. This research was carried out on samples of recrystallized sheet (2 mm in thickness). Samples were deformed by rolling at different temperatures (25, 100, 200, 250 and 300°C), using different strain rates. Microstructural characterization was done by using several complementary techniques of microstructural analysis, such as optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray analysis by energy dispersive, X-ray diffraction and Vickers microhardness tests. A competition between dynamic recrystallization and grain growth depends on rolling conditions. Low strain rate (1,6 s-1) at cold rolling improved more effective in refining grains than warm rolling. Meanwhile, the intense basal texture was weakened at 300°C with a high strain rate of 3,5 s-1. The ductility of magnesium alloys can be greatly improved at high temperature, with a fine grain structure that causes the reduced volume fraction of twins, and an increase the number of slip systems, weakening the intense basal texture, rather characteristic for magnesium alloys.

Neste trabalho, foi estudada a sinterização de Nanoestruturas de zircônia estabilizada com ítria, ZrO2-Y2O3. Pós de ZrO2-3%mol de Y2O3 com tamanhos nanométricos e área superficial específica de 16,2 m2/g, foram compactados uniaxialmente em pressões variando entre 12,3MPa e 73,5MPa. Nestas pressões, as amostras compactadas atingiram densidade à verde entre 33% e 44,3%. Os compactos foram sinterizados por dilatometria de 1.250ºC até 1.4000C e os resultados indicaram que a temperatura de início de densificação está próxima a 1.0000C, independente da pressão de compactação aplicada. Temperaturas da ordem de 1.4000C são necessárias para a densificação total do compacto. Comparativamente pós microestruturados de ZrO2-3%mol Y2O3 (área superficial de 7,0 m2/g), foram compactados a 73,5MPa e alcançou densidade a verde de 44,2%. Este material apresentou início da retração próximo a 1.2000C, sugerindo que o uso de pós nanoestruturados reduziu a temperatura de sinterização em 2000C. A sinterização convencional dos pós nanoestruturado foi realizada em temperaturas entre 1.2500C e 1.4000C, com patamares entre 2 e 16h. Os pós microestruturados foram submetidos à sinterização em temperaturas de até 1.6000C, com os mesmos patamares. Os resultados indicaram que em todas as condições de sinterização e indiferentemente do pó utilizado, apenas a fase ZrO2 tetragonal foi encontrada. Além disso, a densidade relativa (DR) dos nanopós variou entre 92%(1.2500C-0h) e superior a 99%(acima de 1.3500C- 4h). Análises microestruturais indicaram a presença de grãos refinados com tamanho médio de 0,18?m (DR=92%,) para nanopós sinterizados a 1.2500C-0h, e tamanho médio de 0,95?m (DR=100%, 1.4000C-16h). Os pós micrométricos apresentaram tamanho de grão médio de 0,39?m (DR=98,8%) para cerâmicas sinterizadas a 1.5300C-0h e tamanho de grão médio de 1,84?m (DR=100%) para cerâmicas sinterizadas a 1.600-0h. Os expoentes de crescimento de grão calculados foram da ordem de 2,8 e 2,3 para. nanoparticulas e microparticulas, respectivametne, indicando que mecanismo de difusão pelos contornos de grão foi preponderante nos materiais estudados. Os valores de energia de ativação para o crescimento de grão calculados foram de 141,3kJ/mol e 244,7kJ/mol, respectivamente, indicando que os pós micrométricos necessitam de maior consumo energético para promover o crescimento de grão. Os resultados são discutidos em função de associar os fenômenos de densificação e crescimento de grão com o tamanho das partículas utilizadas. / We studied the sintering of nanoparticles of yttria stabilized zirconia, ZrO2-Y2O3. Powders of ZrO2-Y2O3 3 mol% with nanometric sizes and specific surface area of 16.2 m2/g, were uniaxially compacted at pressures ranging between 12.3 MPa and 73.5 MPa. Such pressures, the compressed samples reached the green density between 33% and 44.3%. The compacts were sintered by dilatometry up 1.400ºC and the results indicated that the onset temperature of densification is next to 1.000ºC, regardless of the compaction pressure applied. Temperatures of 1.400ºC are required to complete the densification of the compact. Compared microparticulate powders of ZrO2-Y2O3 3 mol% (specific surface area of 7.0 m2/g) were compressed to 73.5 MPa and green density reached 44.2%. This material exhibited the beginning of the next retraction 1.200ºC, suggesting that the use of powder nanopatticulados reduced sintering temperature of 200ºC. The conventional sintering of nanoparticle powders was undertaken at temperatures between 1.400ºC and 1.250ºC, with levels between 2 and 16h. The microparticulate powders were subjected to sintering at temperatures up to 1.600ºC with the same levels. The results indicated that under all conditions, and sintering the powder used interchangeably, only tetragonal ZrO2 phase was found. Furthermore, the relative density (RD) of nanoparticles ranged from 92% (1.250ºC- 0h) and greater than 99% (above 1.350ºC-4h). Microstructural analysis indicated the presence of refined grains with average size of 0.18 ? m (DR = 92%) for nanoparticles sintered at 1.250ºC-0h, and average size of 0.95 ?m (DR = 100%, 1.400ºC -16h). The powders were micron average grain size of 0.39 ?m (DR = 98.8%) to the sintered ceramic 1.530ºC-0h and the average grain size of 1.84 ?m (DR = 100%) of sintered ceramics the 1.600 ºC-0h. The grain growth exponents calculated were the order of 2.8 and 2.3 for nanoparticles and microparticles, respectively, and indicating that the mechanism of grain boundary diffusion was predominant in the studied materials. The values of activation energy for the grain growth were calculated 141.3 kJ/mol and 244.7 kJ/mol, respectively indicating that the powder micrometric require more energy to promote grain growth. The results are discussed in terms of the associated phenomena of densification and grain growth in the particle size used.

O presente trabalho visa avaliar a degradação microestrutural e variações nas propriedades mecânicas do aço 1,25Cr-0,5Mo após de 25 anos de uso em um sistema de tubulações de distribuição de vapor operando sob condições de alta pressão (10 MPa) em temperaturas elevadas (510ºC). Nesse sistema de tubulações, após 21 anos de operação, detectou-se uma trinca seguida de vazamento em uma região de concentração de tensões em um dos coletores de condensado. Desde então, tem-se monitorado por ensaios não destrutivos, a presença de trincas neste sistema. Com base nesses ensaios, em alguns testes acelerados de fluência e em análises metalográficas, foi efetuada a substituição programada de todos os coletores em outubro de 2006. A análise metalográfica de dois coletores substituídos, de um trecho de tubo e de uma curva removidos após 25 anos de operação mostra estágios avançados de degradação da microestrutura acompanhada de processo de fluência. Neste contexto, os principais objetivos deste trabalho foram concentrados nas caracterizações microestrutural e mecânica de amostras coletadas do trecho reto de tubulação, curvas e coletores. Para tanto, um conjunto de amostras foi submetido aos tratamentos térmicos de revenido e normalização seguido de revenido para avaliar a capacidade de regeneração microestrutural e mecânica. As amostras foram submetidas aos ensaios de tração à temperatura ambiente e a 510°C, ensaio de dureza e ensaio de impacto charpy antes e após os tratamentos térmicos. O trabalho foi complementado pela determinação dos principais micromecanismos de fratura. / The aim of this work is to evaluate the microstructural degradation and the mechanical properties variation of a 1.25Cr-0.5Mo steel pipeline steam after nearly 25 years of operation at 510°C and loaded by internal pressure of 10 MPa. A failure occurred after 21 years of operation caused by a crack in a stress concentration area in one of the \"T\" components of this pipe. Since then, non destructive tests have been done to evaluate the damage growth. Based on these inspections, creep tests and microstructural replication all the \"T\" components were planned to be replaced in 2006. The metallographic analysis in two \"T\" components, a piece of pipe and an elbow removed 25 years of operation shows high microstructural degradation followed by creep process. In this context, the main objective of this work was the microstructure and mechanical properties characterization of the \"T\" components, the piece of pipe and the elbow. According to this, some samples were tempered and normalized-andtempered to evaluate the capability of microstructure and mechanical regeneration. These samples were tried by stress-rupture tests on ambient and 510°C temperature, hardness tests and charpy V-notch tests, before and after heat treatments. The analyses were supplement by the determination of the principal fracture mechanisms present.

This thesis was developed in the frame of a Brazil-France cooperation agreement between the École des Mines d\'Albi-Carmaux and the Polytechnic School of Engineering of the University of Sao Paulo (EPUSP). It aims to contribute to the study of the mechanical behaviour of Ti6Al4V alloys especially in terms of superplastic forming. The general objective of this research is to develop non-conventional forming processes for new titanium alloys applied to aerospace components Therefore, in accordance of the equipment\'s available in the two groups, the work will be conducted either at the Ecole des Mines d\'Albi-Carmaux and either at EPUSP. This thesis aims to answer questions such as what are the implications in relation to the microstructural and mechanical behaviour of these alloys during superplastic and hot forming in order to establish a behaviour law for these alloys based on titanium. This requires a good knowledge of the properties of materials used in the superplastic and hot forming domain to control the parameters governing the phenomenon of superplasticity or high temperature plasticity. For this, a testing strategy and characterization methodology of those new titanium alloys was developed. The tests include high temperature uniaxial tensile tests on several Ti6Al4V alloys showing different initial grain sizes. Special focus was made on the microstructural evolution prior to testing (i.e. during specimen temperature increase and stabilization) and during testing. Testing range was chosen to cover the hot forming and superplastic deformation domain. Grain growth is depending on alloy initial microstructures but also on the duration of the test at testing temperature (static growth) and testing strain rate (dynamic growth). After testing microstructural evolutions of the alloys will be observed by optical micrograph or SEM and results are used to increase behaviour model accuracy. Advanced unified behaviour models where introduced in order to cover the whole strain rate and temperature range: kinematic hardening, strain rate sensitive and grain growth features are included in the model. In order to get validation of the behaviour model, it was introduced in ABAQUSR numerical simulation code and model predictions (especially macroscopic deformation and local grain growth) were compared, for one of the material investigated, to axisymmetric inflation forming tests of sheet metal parts, also known as bulge test. To obtain a simple control cycle, tests performed at IPT/LEL laboratory in San José Dos Campos in Brazil were operated with a constant strain rate. Results show a very good correlation with predictions and allows to conclude on an accuracy of the behaviour models of the titanium alloys in industrial forming conditions. / Esta tese desenvolvida dentro do acordo de cooperação internacional celebrado entre a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP) e a École des Mines d\'Albi-Carmaux tem como tema principal a análise da influência da evolução microestrutural sobre o comportamento mecânico de chapa de liga de titânio - Ti-6Al- 4V sob condições superplásticas e trabalho a quente. O objetivo desta pesquisa é contribuir para o desenvolvimento de processos de conformação não convencional de chapas de ligas a base de titânio utilizadas na manufatura de componentes metálicos. Como objetivo específico, estabelecer uma correlação entre comportamento mecânico e a mudança microestrutural a partir de três tipos de ligas com diferentes tamanhos de grão iniciais (0.5, 3.0 e 4.9 ?m). Os testes foram realizados na faixa de temperatura de 700 a 950 °C combinados às taxas de deformação na faixa de 10-1 s-1 - 10-4 s-1. Para a metodologia, estabeleceu-se uma estratégia de ensaios mecânicos capaz de testar as hipóteses sobre o comportamento do material formuladas no início desta pesquisa. Em seguida, os ensaios mecânicos foram divididos em três partes. Na primeira, utilizou-se um simulador termomecânico modelo Gleeble 3800 para os ensaios a quente variando-se a taxa de deformação (??) entre 10-1 s-1 a 10-3 s-1 e temperaturas da ordem de 700 °C a 850 °C. Na segunda parte dos testes, priorizouse taxas de deformação mais lentas (10-2 s-1 - 10-4 s-1) e temperaturas mais elevadas (800 °C - 950 °C) objetivando atingir as deformações superplásticas do material, nesta etapa utilizou-se como equipamento uma máquina de tração modelo MTS 50kN com câmara de aquecimento acoplada. A terceira parte dos ensaios experimentais envolveu a conformação na condição superplástica por pressão hidrostática (Bulge test) realizadas no LEL-IPT de São José dos Campos. A partir da análise dos dados experimentais levantou-se os parâmetros introduzidos no modelo numérico de comportamento mecânico baseado na evolução da microestrutura da chapa testada permitindo a calibração do modelo numérico a partir das equações constituintes e finalmente introduzido no software de elementos finitos (ABAQUS 6.12) e construído a simulação numérica da conformação superplástica por pressão hidrostática. Os principais resultados indicaram uma forte correlação entre microestrutura inicial da conformação superplástica e a quente de onde se pode observar que tanto menor a microestrutura inicial maior será a quantidade do crescimento de grão. Os resultados da conformação superplástica de expansão multiaxial do domo hemisférico foram, então, comparados à simulação numérica permitindo confrontar os dados do modelo numérico do comportamento mecânico com a lei de comportamento estudada, o que possibilitou um melhor entendimento dos mecanismos da conformação plástica em condições de superplasticidade e também de trabalho a aquente do material.

This thesis provides an in depth look at the application of Shot peening to three alloys that cover a wide range of stabilizer compositions (Ti-64, Ti-5553 and Ti21S). Here the effects of Shot peening on the material were studied by characterizing the changes to subsurface microstructres in a variety of starting microstructures across all alloys studied. the study also compared the evolution of residual stress across all conditions and its effect on precipitation during post shot peening heat treatments. <div>Additionally, the study developed a novel shot peening media providing proof of concept for the idea of self-peening a material. This being the practice of peening the target material with the same material as media. Here the production of hardened Ti media was achieved to then self peen titanium alloys. the results from conventional and self-peened samples are compared in terms of corrosion resistance, surface hardening, surface roughness, and residual stress evolution.</div>