Foi estudado o efeito do hidrogênio dissolvido intersticialmente em ligas de nióbio-titânio e nióbio-zircônio. Nas ligas de nióbio-titânio, foram efetuadas medidas de decremento logarítmico por intermédio de medidas de atrito interno em um pêndulo de torção oscilando com freqüência em torno de 4.0 Hz, para amostras puras e dopadas com hidrogênio. Os resultados mostraram a interação do hidrogênio com a matriz metálica através do Efeito Gorsky. Nas ligas de nióbio-zircônio, foram efetuadas medidas de atenuação ultra-sônica para freqüências de 10 e 30 MHz, em amostras puras, contendo hidrogênio e contendo oxigênio e hidrogênio. Os resultados mostraram a interação do hidrogênio com a matriz metálica através de um processo de reorientação induzida por tensão de átomos de hidrogênio localizados em sítios intersticiais tetraedrais em torno de átomos de oxigênio congelados em sítios intersticiais octaedrais, próximos de átomos de nióbio da matriz metálica. / We study the effect of hydrogen dissolved interstitially in niobium-titanium and niobium-zirconium alloys. In the niobimn-titanium alloys, the logarithmic decrement was studied by internal friction measurements in a torsion pendulum with frequency about 4.0 Hz, on pure and hydrogen doped samples. Our results showed the interaction of hydrogen with the metallic matrix by the Gorsky effect. In the niobium-zirconium alloys, the ultrasonic attenuation was measured by the echo-pulse method with frequencies of 10 and 30 MHz, for pure, doped with hydrogen and doped with oxygen and hydrogen. The results have shown the interaction of hydrogen with the metallic matrix by a stress induced ordering of hydrogen atoms localized at tetrahedral sites around frozen oxygen atoms localized in the octahedral sites near the niobium atoms in the metallic matrix.

As medidas de atrito interno tem sido muito usadas para o estudo de relaxações anelásticas devido à intersticiais em metais ou ligas metálicas. Estudou-se o comportamento de ligas de Nb-Zr dopadas com Oxigênio e ligas de Nb-Ti dopadas com Oxigênio e Nitrogênio, através de medidas simultâneas de atrito interno (energia dissipada por oscilação do Pêndulo de Torção) e da dispersão dos valores reativos da constante elástica apropriada. No sistema Nb-Zr-O, o multi espectro de relaxação em função da temperatura foi analisado e foram encontrados processos de relaxação devido à reorientação induzida por tensão de um, dois e três átomos de Oxigênio em torno de um átomo de Nióbio e um átomo de Oxigênio em torno de um átomo de Zircônio. No sistema NB-Ti-O-N, foram encontrados processos de relaxação devido à reorientação induzida por tensão de um e dois átomos de Oxigênio em torno de um átomo de Nióbio e um átomo de Titânio, respectivamente; um átomo de Nitrogênio em torno de um átomo de Nióbio e um átomo de Titânio, respectivamente. Com a ajuda das relações desenvolvidas por Kramers-Krönig, foi possível prever e checar com precisão cada intensidade de relaxação através das medidas da variação relativa da constante elástica apropriada (dispersão). / Internal friction measurements have been very often used for anelastic relaxation investigation in order to detect the existence of the interstitials in metal or metal alloys. The behavior of the Nb-Zr alloys doped with oxygen and the Nb-Ti alloys doped with oxygen and nitrogen have been studied using internal friction and relative elastic constants measurements obtained simultaneously. For Nb-Zr-O system, the multi-relaxation spectrum has been analyzed and relaxation processes due to the stress-induced ordenaring of one, two or three oxygen atoms around one niobium atom and also one oxygen atom around one zirconium atom went found. For Nb-Ti-O-N system, the multi-relaxation spectrum has been analyzed and relaxation processes due to the stress-induced ordenaring of one and two oxygen atoms around one niobium and titanium atoms respectively and one nitrogem atom around one niobium and titanium atoms respectively. With aid of Kramers-Krönig relations, it was possible to preview and check with good accuracy each of relaxation measurements.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-22Bitstream added on 2014-06-13T20:55:49Z : No. of bitstreams: 1 nogueira_rc_me_guara.pdf: 1525094 bytes, checksum: b0dcb8b9e8f6ae12a8d680a1344a5b04 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As ligas Ti-Nb são apropriadas para uso em implantes devido a sua alta resistência e biocompatibilidade. Um dos métodos de obter estas ligas é a metalurgia do pó, pois ele permite obter peças próximas ao seu formato final. Teorias indicam que a razão de densificação varia inversamente como uma função do tamanho da partícula. O aumento de interesse na fabricação de materiais nanoestruturados (partículas menores que 100 nm) é devido à possibilidade de obter um material sinterizado em um tempo menor e em temperaturas mais baixas, com uma melhor densificação do que pós convencionais, pois é mais reativo. Neste trabalho, após hidrogenação e moagem de alta energia por até 60 min, obteve-se pós de hidreto de titânio e hidreto de nióbio, com estrutura ultrafina/nanométrica, que auxilia o processo de difusão numa posterior etapa de sinterização. Meios de moagem de diferentes materiais (aço inoxidável e nitreto de silício - Si3N4) foram usados. Independentemente dos meios de moagem usados, o material obtido apresentou aproximadamente 5% das partículas com valores cumulativos de tamanhos de até 100 nm. Mas, o material obtido do recipiente de Si3N4 após 20 min de moagem apresentou uma maior porcentagem de partículas com diâmetros médios equivalentes entre 40 nm e 1000 nm, correspondente a 29%. / The Ti-Nb alloys are suitable for use in implants due to their high tensile strength and biocompatibility. One of the methods to obtain these alloys is the powder metallurgy, because it allowing to get pieces closer to near-net-shape. Theories showing that the densification rate range conversely like a function of the grain size. The great interest in the manufacturing of nanostructured materials – NsM (particles smaller than 100 nm) is due to possibility to obtain a sintered material in a smaller time and in more low temperatures than conventional powders, with the best densification, because it is more reactive. In this work, after hydrogenation and use of higher energy ball milling by until 60 min, were obtained powders of titanium hydride and niobium hydride, with ultra-fine/nanometric structure, what help in the diffusion process during a later stage of sintered. Milling medium of different materials (stainless steel and silicon nitride - Si3N4) were used. Independently of the grinding medium used, the material obtained exhibit approximating 5% of the particles with the cumulative values of size until 100 nm. But, is the possible to verify that the material obtained of the Si3N4 vessel, after milling by 20 min, exhibited a greater percentage of particles with average equivalent diameters between 40 nm and 1000 nm, than correspond to 29%.

Resumo: As ligas Ti-Nb são apropriadas para uso em implantes devido a sua alta resistência e biocompatibilidade. Um dos métodos de obter estas ligas é a metalurgia do pó, pois ele permite obter peças próximas ao seu formato final. Teorias indicam que a razão de densificação varia inversamente como uma função do tamanho da partícula. O aumento de interesse na fabricação de materiais nanoestruturados (partículas menores que 100 nm) é devido à possibilidade de obter um material sinterizado em um tempo menor e em temperaturas mais baixas, com uma melhor densificação do que pós convencionais, pois é mais reativo. Neste trabalho, após hidrogenação e moagem de alta energia por até 60 min, obteve-se pós de hidreto de titânio e hidreto de nióbio, com estrutura ultrafina/nanométrica, que auxilia o processo de difusão numa posterior etapa de sinterização. Meios de moagem de diferentes materiais (aço inoxidável e nitreto de silício - Si3N4) foram usados. Independentemente dos meios de moagem usados, o material obtido apresentou aproximadamente 5% das partículas com valores cumulativos de tamanhos de até 100 nm. Mas, o material obtido do recipiente de Si3N4 após 20 min de moagem apresentou uma maior porcentagem de partículas com diâmetros médios equivalentes entre 40 nm e 1000 nm, correspondente a 29%. / Abstract: The Ti-Nb alloys are suitable for use in implants due to their high tensile strength and biocompatibility. One of the methods to obtain these alloys is the powder metallurgy, because it allowing to get pieces closer to near-net-shape. Theories showing that the densification rate range conversely like a function of the grain size. The great interest in the manufacturing of nanostructured materials - NsM (particles smaller than 100 nm) is due to possibility to obtain a sintered material in a smaller time and in more low temperatures than conventional powders, with the best densification, because it is more reactive. In this work, after hydrogenation and use of higher energy ball milling by until 60 min, were obtained powders of titanium hydride and niobium hydride, with ultra-fine/nanometric structure, what help in the diffusion process during a later stage of sintered. Milling medium of different materials (stainless steel and silicon nitride - Si3N4) were used. Independently of the grinding medium used, the material obtained exhibit approximating 5% of the particles with the cumulative values of size until 100 nm. But, is the possible to verify that the material obtained of the Si3N4 vessel, after milling by 20 min, exhibited a greater percentage of particles with average equivalent diameters between 40 nm and 1000 nm, than correspond to 29%. / Orientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Coorientador: Carlos Alberto Alves Cairo / Banca: Antonio Jorge Abdalla / Banca: Alfeu Saraiva Ramos / Mestre

As medidas de atrito interno tem sido muito usadas para o estudo de relaxações anelásticas devido à intersticiais em metais ou ligas metálicas. Estudou-se o comportamento de ligas de Nb-Zr dopadas com Oxigênio e ligas de Nb-Ti dopadas com Oxigênio e Nitrogênio, através de medidas simultâneas de atrito interno (energia dissipada por oscilação do Pêndulo de Torção) e da dispersão dos valores reativos da constante elástica apropriada. No sistema Nb-Zr-O, o multi espectro de relaxação em função da temperatura foi analisado e foram encontrados processos de relaxação devido à reorientação induzida por tensão de um, dois e três átomos de Oxigênio em torno de um átomo de Nióbio e um átomo de Oxigênio em torno de um átomo de Zircônio. No sistema NB-Ti-O-N, foram encontrados processos de relaxação devido à reorientação induzida por tensão de um e dois átomos de Oxigênio em torno de um átomo de Nióbio e um átomo de Titânio, respectivamente; um átomo de Nitrogênio em torno de um átomo de Nióbio e um átomo de Titânio, respectivamente. Com a ajuda das relações desenvolvidas por Kramers-Krönig, foi possível prever e checar com precisão cada intensidade de relaxação através das medidas da variação relativa da constante elástica apropriada (dispersão). / Internal friction measurements have been very often used for anelastic relaxation investigation in order to detect the existence of the interstitials in metal or metal alloys. The behavior of the Nb-Zr alloys doped with oxygen and the Nb-Ti alloys doped with oxygen and nitrogen have been studied using internal friction and relative elastic constants measurements obtained simultaneously. For Nb-Zr-O system, the multi-relaxation spectrum has been analyzed and relaxation processes due to the stress-induced ordenaring of one, two or three oxygen atoms around one niobium atom and also one oxygen atom around one zirconium atom went found. For Nb-Ti-O-N system, the multi-relaxation spectrum has been analyzed and relaxation processes due to the stress-induced ordenaring of one and two oxygen atoms around one niobium and titanium atoms respectively and one nitrogem atom around one niobium and titanium atoms respectively. With aid of Kramers-Krönig relations, it was possible to preview and check with good accuracy each of relaxation measurements.

Foi estudado o efeito do hidrogênio dissolvido intersticialmente em ligas de nióbio-titânio e nióbio-zircônio. Nas ligas de nióbio-titânio, foram efetuadas medidas de decremento logarítmico por intermédio de medidas de atrito interno em um pêndulo de torção oscilando com freqüência em torno de 4.0 Hz, para amostras puras e dopadas com hidrogênio. Os resultados mostraram a interação do hidrogênio com a matriz metálica através do Efeito Gorsky. Nas ligas de nióbio-zircônio, foram efetuadas medidas de atenuação ultra-sônica para freqüências de 10 e 30 MHz, em amostras puras, contendo hidrogênio e contendo oxigênio e hidrogênio. Os resultados mostraram a interação do hidrogênio com a matriz metálica através de um processo de reorientação induzida por tensão de átomos de hidrogênio localizados em sítios intersticiais tetraedrais em torno de átomos de oxigênio congelados em sítios intersticiais octaedrais, próximos de átomos de nióbio da matriz metálica. / We study the effect of hydrogen dissolved interstitially in niobium-titanium and niobium-zirconium alloys. In the niobimn-titanium alloys, the logarithmic decrement was studied by internal friction measurements in a torsion pendulum with frequency about 4.0 Hz, on pure and hydrogen doped samples. Our results showed the interaction of hydrogen with the metallic matrix by the Gorsky effect. In the niobium-zirconium alloys, the ultrasonic attenuation was measured by the echo-pulse method with frequencies of 10 and 30 MHz, for pure, doped with hydrogen and doped with oxygen and hydrogen. The results have shown the interaction of hydrogen with the metallic matrix by a stress induced ordering of hydrogen atoms localized at tetrahedral sites around frozen oxygen atoms localized in the octahedral sites near the niobium atoms in the metallic matrix.

Zr-2.5Nb is currently used for pressure tubes in the CANDU (CANada Deuterium Uranium) reactor. A complete understanding of the deformation mechanism of Zr-2.5Nb is important if we are to accurately predict the in-reactor performance of pressure tubes and guarantee normal operation of the reactors. This thesis is a first step in gaining such an understanding; the deformation mechanism of ZrNb alloys at room temperature has been evaluated through studying the effect of texture and microstructure on deformation. In-situ neutron diffraction was used to monitor the evolution of the lattice strain of individual grain families along both the loading and Poisson’s directions and to track the development of interphase and intergranular strains during deformation. The following experiments were carried out with data interpreted using elasto-plastic modeling techniques: 1) Compression tests of a 100%Zr material at room temperature. 2) Tension and compression tests of hot rolled Zr-2.5Nb plate material. 3) Compression of annealed Zr-2.5Nb. 4) Cyclic loading of the hot rolled Zr-2.5Nb. 5) Compression tests of ZrNb alloys with different Nb and oxygen contents. The experimental results were interpreted using a combination of finite element (FE) and elasto-plastic self-consistent (EPSC) models. The phase properties and phase interactions well represented by the FE model, the EPSC model successfully captured the evolution of intergranular constraint during deformation and provided reasonable estimates of the critical resolved shear stress and hardening parameters of different slip systems under different conditions. The consistency of the material parameters obtained by the EPSC model allows the deformation mechanism at room temperature and the effect of textures and microstructures of ZrNb alloys to be understood. This work provides useful information towards manufacturing of Zr-2.5Nb components and helps in producing ideal microstructures and material properties for pressure tubes. Also it is helpful in guiding the development of new materials for the next generation of nuclear reactors. Furthermore, the large data set obtained from this study can be used in evaluation and improving current and future polycrystalline deformation models. / Thesis (Ph.D, Mechanical and Materials Engineering) -- Queen's University, 2008-09-05 13:51:30.42

No description available.

Hochfeste Leitermaterialien werden für gepulste Hochfeld-Magnetspulen benötigt, um damit die sehr hohen Magnetfelder mit einer magnetischen Flussdichte von bis zu 100 T zerstörungsfrei erzeugen zu können. Cu-Nb-Legierungen besitzen ein hohes Potential, um die widersprüchlichen Anforderungen an das Leitermaterial, wie hohe Festigkeit, hohe Leitfähigkeit und gute Verformbarkeit, zu erfüllen. Die Herstellung von Cu-Nb-Legierungen ist jedoch auf dem konventionellen Weg der Schmelzmetallurgie aufgrund der vernachlässigbar kleinen gegenseitigen Randlöslichkeit der beiden Komponenten sehr kompliziert. Die hier vorliegende Arbeit befasst sich mit Untersuchengen zur Technologie für die Herstellung von hochfesten Cu-Nb-Leitermaterialien auf der Basis der Pulvermetallurgie. Gleichermaßen ist die Entwicklung der Legierung Kerninhalt der vorliegenden Arbeit. Hierfür wurden während der einzelnen Prozessschritte sowohl die Entwicklung des Gefüges als auch die für die Anwendung relevanten Eigenschaften der Legierung untersucht und die Beziehungen zwischen Gefüge und mechanischen wie auch elektrischen Eigenschaften ermittelt.

Hochfeste Leitermaterialien werden für gepulste Hochfeld-Magnetspulen benötigt, um damit die sehr hohen Magnetfelder mit einer magnetischen Flussdichte von bis zu 100 T zerstörungsfrei erzeugen zu können. Cu-Nb-Legierungen besitzen ein hohes Potential, um die widersprüchlichen Anforderungen an das Leitermaterial, wie hohe Festigkeit, hohe Leitfähigkeit und gute Verformbarkeit, zu erfüllen. Die Herstellung von Cu-Nb-Legierungen ist jedoch auf dem konventionellen Weg der Schmelzmetallurgie aufgrund der vernachlässigbar kleinen gegenseitigen Randlöslichkeit der beiden Komponenten sehr kompliziert. Die hier vorliegende Arbeit befasst sich mit Untersuchengen zur Technologie für die Herstellung von hochfesten Cu-Nb-Leitermaterialien auf der Basis der Pulvermetallurgie. Gleichermaßen ist die Entwicklung der Legierung Kerninhalt der vorliegenden Arbeit. Hierfür wurden während der einzelnen Prozessschritte sowohl die Entwicklung des Gefüges als auch die für die Anwendung relevanten Eigenschaften der Legierung untersucht und die Beziehungen zwischen Gefüge und mechanischen wie auch elektrischen Eigenschaften ermittelt.