Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313818.pdf: 31014492 bytes, checksum: 0b73ee543140bae3484718c31a8aa31d (MD5) / Os aços bifásicos têm grande utilização na indústria automotiva, especialmente em função da sua alta resistência mecânica e boa ductilidade. Estas propriedades são devidas à microestrutura destes aços que é composta basicamente de ferrita e martensita, embora ainda possa apresentar uma pequena quantidade de bainita e austenita retida. Neste trabalho estudou-se o efeito da adição de silício nas propriedades mecânicas e na microestrutura final de um aço bifásico, em amostras produzidas em laboratório de aços baixo carbono com e sem adição de silício. O tratamento térmico foi realizado em um forno com banho de sal, a fim de aquecer as amostras em diferentes temperaturas de austenitização, mantê-las nesta temperatura por 60 segundos e, em seguida, resfriá-las em água ou ao ar. A análise foi baseada na formação da austenita nas diferentes temperaturas de austenitização, bem como na sua decomposição após os resfriamentos. Foi observado que o silício acelerou a recristalização da ferrita durante o aquecimento, promovendo uma maior taxa de nucleação da austenita durante o processo de austenitização. Em consequência, o aço com adição de silício apresentou uma maior fração de austenita formada antes do resfriamento juntamente com uma maior temperabilidade desta fase. A maior temperabilidade no aço com silício gerou uma maior porcentagem em volume de martensita na microestrutura final, aliada a uma menor fração de bainita e nova ferrita. Com relação às propriedades mecânicas, o aço com silício apresentou maiores limites de escoamento e de resistência em boa parte das temperaturas estudadas, o que está diretamente relacionado com os constituintes contidos na microestrutura deste aço.

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[pt] O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a evolução microestrutural de dois tipos de nanocompósitos metal/cerâmico: Cu-10(por cento)Ni-1(por cento)Al2O3 (Cu-rich) e Ni-10(por cento)Cu-1(por cento)Al2O3 (Ni-rich) consolidadas em forma de fitas. A obtenção de nanoparticulas precursoras às fitas se deu por uma rota química, (que compreende a decomposição térmica de nitratos metálicos, originando óxidos coformados (CuO-NiO-Al2O3), seguido da redução seletiva destes por hidrogênio). O pó constituído de nanopartículas metálicas CuNi de 20nm a 100nm, com dispersão de nanopartículas ainda mais finas de Al2O3, foi submetido a pressão uniaxial a frio, em forma de pastilhas, e posteriormente sinterizado por 30 minutos. As pastilhas foram laminadas a frio com redução de espessura em 40, 60 e 80 por cento. As fitas assim produzidas foram recozidas a 600 graus Celsius nas amostras Cu-rich e a 900 graus Celsius nas Ni-rich, durante 5, 30 e 300 minutos, gerando diferentes estados microestruturais em virtude de fenômenos de recuperação, recristalização e crescimento de grão, na presença do Al2O3 na matriz metálica. O estudo detalhado da evolução microestrutural foi realizado por Microscopia Eletrônica de Varredura, Feixe de Íons Focalizado e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), nos modos convencional e transmissão varredura (STEM), e em alta resolução (HRTEM). Tanto no MEV como no MET/STEM analises composicionais foram sistematicamente conduzidas por espectroscopia de dispersão de energia característica de raios x (EDXS). A preparação das amostras para MEV foi realizada por metodos metalogarficos convencionais e também submetidas a polimento por feixe de íons no instrumento MEV/FIB, quando necessário. As amostras transparentes ao feixe de elétrons para MET foram preparadas por métodos eletrolíticos convencionais e seletivos como o denominado jato duplo, assim como por feixe de íons no instrumento de precisão (PIPS) e em regiões especificas selecionadas extraindo lamelas através do FIB. Foi observado que as partículas cerâmicas não se dispersam homogeneamente na matriz metálica policristalina, mas se auto segregam em finos aglomerados seguindo o sentido da laminação e servindo como sítios preferenciais para a nucleação heterogênea de novos grãos, durante o fenômeno de recristalização no recozimento. Observa-se que nos lugares que o Al2O3 está presente o tamanho de grão, TG, é bem menor quando comparado com os lugares em ausência de Al2O3. De fato, observou-se sistematicamente que, principalmente nas amostras com alto grão de deformação ocorreram recristalização e crescimento de grão, gerando microestruturas bastante heterogêneas em quanto ao tamanho de grão, dando lugar a regiões da mostra com TG variando de 10nm a 100nm e regiões vizinhas na amostra com TG entre 1 um e 10 um. Medidas de microdureza comprovaram que as nanopartículas de Al2O3 agem como eficiente reforço, pois aumentou em até 100 porcento a dureza do material, quando comparado ao mesmo sem Al2O3. / [en] In this work it is evaluated the microstructural evolution of two types of metal/ceramic nanocomposites, Cu-10(percent)wt(percent)Ni-1(percent)Al2O3 (Cu-rich) and Ni-10Cu-1(percent)Al2O3 (Ni-rich), consolidated in ribbons. Initially, the precursor nanoparticles were obtained by a chemical route synthesis based on the thermal decomposition of Cu and Ni metal nitrates solution, as it generates co-formed oxides (CuO-NiOAl2O3). This material was selectively reduced by hydrogen in order to produce the nanocomposites. The CuNi matrix with particle size of about 20-100 nm containing a dispersion of even finer Al2O3 was uniaxially cold pressed into pellets and then aggregated by heating for 30 minutes. The treated pellets were cold rolled aiming a thickness reduction of 40, 60 and 80 (percent). The produced ribbons were then annealed at 600 degrees Celsius for Cu-rich samples and at 900 degrees Celsius for Nirich samples for periods of 5, 30 and 300 minutes. This step has produced different microstructural states due to phenomena of recovery, recrystallization and grain growth. The microstructural analysis was performed by Scanning Electron Microscopy (MEV), Focused Ion Beam (FIB), and Transmission Electron Microscopy (MET). All of the studies included the conventional and scanning (STEM) modes and high resolution (HRTEM). Particularly, the SEM and TEM / STEM compositional analyzes were conducted by x-ray energy dispersive spectroscopy (EDXS). The preparation of the samples for MEV was performed by conventional metallography, if required, the samples were subject to ion beam polishing in the MEV / FIB instrument. Electron transparent samples were prepared by conventional double jet electropolishing of thin foils, ion milling in precision instrument (PIPS) as well as selected lamellae prepared by Focus Ion Beam (FIB).These studies indicate that the ceramic particles are not homogeneously disperse in the polycrystalline metal matrix, but they selfsegregate in fine agglomerates following the direction of the cold rolled, and serve as preferential sites for the heterogeneous nucleation of new grains, due to recrystallization phenomenon, during annealing. It has also been observed that in the regions with the presence of Al2O3 the grain size of the nanoparticles is smaller. Actually, in the samples with high grain of deformation, recrystallization and grain growth occurred, generating highly heterogeneous size for the microstructures (range about 50nm to 10um). Microhardness measurements have showed that Al2O3 is a good reinforcement, as it increased the hardness of the material by up to 100 percent when compared with the same material without Al2O3.

[pt] Sintetizar Bi-2223 por decomposição peritética com posterior recristalização para estudar a cristalinidade e o efeito da fase líquida na formação de amorfo é de suma importância em pesquisas de fitas supercondutoras 1G (1ª geração) de Bi-2223. Tal rota de tratamento de fitas 1G de fase Bi-2223 já foi demonstrada, mas ainda há desafios devido à sua estreita região de estabilidade, lenta formação e a volatilização de chumbo durante a decomposição. No presente trabalho, amostras de (Bi, Pb)-2223 com 6 porcento de fração de PbO (adicionados aos reagentes) foram aquecidas a temperaturas acima da decomposição peritética e resfriadas lentamente. Empregaram-se análises de DTA/TGA, MEV/EDS, DRX e Análise quantitativa (com uso do método de Rietveld, V(I) e R(T). Os resultados mostram que o balanço de fases e a microestrutura dependem da temperatura de decomposição para fita comercial e caseira e da fração de PbO somente para a fita caseira. Uma investigação sistemática por DRX foi realizada, a fim de elucidar tal processo. Foi observada uma recuperação parcial de Bi-2223 nas fitas estudadas e os resultados indicaram que a decomposição e a recristalização da fase Bi-2223, fase amorfa e fases secundárias geraram mudanças na microestrutura e nas propriedades elétricas da fita 1G seja monofilamentar ou multifilamentar. / [en] Synthesize Bi-2223 by peritectic decomposition with subsequent recrystallization to study the crystallinity and the effect of the liquid phase in the formation of amorphous is very important in research of superconducting tapes 1G Bi-2223. Such a route of treatment tapes 1G phase Bi-2223 has been demonstrated, but there are still challenges due to its narrow region of stability, and slow formation of lead volatilization during decomposition. In this work, samples of (Bi, Pb) -2223 with 6 percent PbO fraction (added to the reactants) were heated to temperatures above the peritectic decomposition and cooled slowly. Analyzes were employed DTA / TGA, SEM / EDS and DRX Quantitative analysis (using the Rietveld method, V (I) and R (T). Results show that the balance of phases and microstructure depend on the decomposition temperature for commercial and homemade ribbon and the fraction of PbO only homemade tape. a systematic investigation by DRX was performed in order to elucidate this process. was observed a partial recovery of Bi-2223 and studied the tapes results indicate that the decomposition and recrystallization of the phase Bi-2223 phase amorphous and secondary phases generate changes in microstructure and electrical properties of the tape 1G be monofilament or multifilament.