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Estudo da solidifica??o unidirecional ascendente para obten??o de estruturas colunares grosseiras

Beskow, Arthur Bortolin 25 March 2008 (has links)
Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 400368.pdf: 4977900 bytes, checksum: 08b0f646dbce22d8e73ab4450850b4f0 (MD5) Previous issue date: 2008-03-25 / Nesse presente trabalho foi desenvolvido uma metodologia de fus?o e solidifica??o unidirecional ascendente para a obten??o de lingotes, de metais puros, com macroestrutura colunar grosseira e que possa ser aplicada na produ??o de lingotes de sil?cio multicristalinos para a ind?stria fotovoltaica. Visando gerar as condi??es necess?rias para a obten??o da macroestrutura desejada, a metodologia baseia-se no monitoramento e controle de par?metros t?rmicos tais como: velocidade de solidifica??o, gradiente t?rmico e taxa de resfriamento, e na correla??o desses par?metros com a macroestrutura. Para o desenvolvimento do trabalho foi projetado um forno de fus?o e solidifica??o unidirecional ascendente com sistema de aquecimento resistivo capas de atingir temperatura de 1650 ?C. Tamb?m foi constru?da uma lingoteira, para trabalhar com os metais zinco e alum?nio, de a?o inoxid?vel com 180 mm de comprimento por 51 mm de di?metro com duas configura??es de sistema de resfriamento capaz de gerar varia??es nos par?metros t?rmicos. Para trabalhar com sil?cio foi utilizado cadinho de quartzo e um sistema para atmosfera de prote??o tamb?m constru?do em quartzo. Com os resultados obtidos foi poss?vel observar que a taxa de resfriamento tem uma importante correla??o com a macroestrutura bruta obtida no processo de solidifica??o unidirecional ascendente. Os lingotes de zinco e alum?nio apresentam TCE bastante evidente e as taxas de resfriamentos que ocasionaram essa transi??o foram da ordem de 0,0035 ? 0,0049 ?C/s para o Zn e 0,013 ? 0,028 ?C/s para o Al. Das an?lises dos par?metros de solidifica??o e correla??o com a macroestrutura, foram determinadas as express?es do tipo: expoentT = cons tan te. TG e o. No forno foi poss?vel fundir e solidificar sil?cio in-situ.
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Influ?ncia da estrutura de solidifica??o nas condi??es de solubiliza??o da liga Al-4,0%Cu

Reis, Bernardo Por?s 27 March 2009 (has links)
Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 412714.pdf: 7415116 bytes, checksum: 8a78dd0f87fb8b9a8afee7db246724c9 (MD5) Previous issue date: 2009-03-27 / Neste trabalho analisou-se a influ?ncia da estrutura bruta de solidifica??o nas condi??es de tratamentos t?rmicos de solubiliza??o e envelhecimento natural da liga Al-4,0%Cu, em peso. Para os experimentos foi utilizado um forno vertical que permite solidifica??o in situ e resfriamento do molde com ar comprimido. A liga Al- 4%Cu foi fundida a 720?C em lingoteira em a?o inoxi d?vel AISI 304 resfriado na base, permitindo condi??es de solidifica??o unidirecional vertical ascendente. Termopares tipo K foram posicionados ao longo da altura do lingote. Amostras longitudinais e transversais foram analisadas quanto ? macroestrutura e microestrutura, e correlacionadas com as condi??es de solidifica??o, determinadas a partir dos perfis t?rmicos obtidos durante a solidifica??o dos lingotes. Posteriormente, as mesmas foram submetidas a tratamentos t?rmicos de solubiliza??o em temperatura de 540?C em diferentes tempos: 7h, 8h e 9h, seguidos por resfriamento em ?gua a 25?C, e envelhecidas naturalmente. Ap?s a solubiliza??o e durante o envelhecimento natural, as amostras foram caracterizadas por an?lises metalogr?ficas e medi??es de dureza Brinell. Os tratamentos t?rmicos realizados demonstraram a influ?ncia da estrutura bruta de fus?o sobre as caracter?sticas estruturais nas condi??es analisadas, onde estruturas colunares mais refinadas e com menores espa?amentos dendr?ticos apresentaram valores de dureza maiores durante as primeiras etapas do envelhecimento, atingindo at? 50% de aumento em rela??o ? condi??o fundida.
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Correla??o entre composi??o qu?mica, porosidade, tratamentos t?rmicos e propriedades mec?nicas em ligas de Al-Si-Mg fundidas / Correlation between chemical composition, porosity, heat treatment and mechanical properties in Al-Si-Mg cast alloys

Guterres, Albino Moura 04 July 2017 (has links)
Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-08-08T13:47:52Z No. of bitstreams: 1 TES_ALBINO_MOURA_GUTERRES_COMPLETO.pdf: 7255952 bytes, checksum: 781408c060e8988a1e9c63e9d2d0855b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T13:47:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_ALBINO_MOURA_GUTERRES_COMPLETO.pdf: 7255952 bytes, checksum: 781408c060e8988a1e9c63e9d2d0855b (MD5) Previous issue date: 2017-07-04 / The overall objective of this work is to analyze the influence of Si and Mg contents, the percentage of porosity and the effects of hardening precipitation heat treatment on the mechanical properties of Al-Si-Mg alloys. Two alloys: Al-3,8%Si-0,25%Mg (Alloy I) and Al-6,5%Si-0,6%Mg (Alloy II) were prepared and characterized by thermal analysis and optical emission spectroscopy. After that, the alloys were solidified in a metallic mold, with and without degasification. Transversal samples were extracted from solidified ingots to analyze the as-cast structures and mechanical properties (tensile and hardness tests). Part of ingots were submitted to hardening precipitation heat thermal treatments by solutioning at 540?C for 6 hours and artificial aging at 180?C for 4 hours. After the solidification structure analysis in the Alloys I and II in samples along the ingot, it was observed that the grain medium size and the secondary dendrite arm spacing presented small variations that do not influence the variations on the mechanical properties. Regarding porosity, it was noted that Alloy II, which contains a higher content of Si and Fe, presented higher porosity percentage when compared to Alloy I. The degasification process decreased at about 50% porosity volumetric percentage. During the analysis of the mechanical properties of the alloys in the states of crude solidification, it was observed that the samples referring to Alloy II, in the degassed condition, presented higher limits of tensile strength and hardness, 175,5 MPa and 70,7 HB, respectively . Due mainly to the higher content of Si found in alloy II. In relation to the ductility, the Alloy I, in the degassed condition, presented the highest percentage of specific deformation (greater deformation ? = 1.82%), due to the lower percentage of porosity and lower content of Si and Fe. With the treatment (T6), a significant increase in the properties of both alloys can be observed. Alloy II showed the best results with thermal treatment, generating an increase of: 25% in tensile strength, 57% in deformation and 23% in hardness of the samples analyzed. Thus, alloy II, due to the higher percentage of Mg, responded better to the heat treatment. For the analysis of the correlation of the chemical composition, the percentage of porosity and the effects of the thermal treatments with the variation in the mechanical properties, mathematical models were developed that allow to predict the limit of tensile strength, deformation and hardness in Al-Si-Mg. In the analysis of the mathematical models, it was possible to identify the negative effect of the iron and porosity percentages on tensile strength and specific deformation. The increase of silicon and magnesium contents and the application of T6 contributed to higher tensile strength, specific deformation and hardness as well. / O objetivo geral desse estudo foi correlacionar ? composi??o qu?mica, a porosidade e os efeitos dos tratamentos t?rmicos de endurecimento por precipita??o em algumas propriedades mec?nicas em ligas de Al-Si-Mg fundidas. Duas ligas Al-3,8%Si-0,25%Mg (Liga I) e Al-6,5%Si-0,6%Mg (Liga II) foram preparadas e caracterizadas por an?lise t?rmica e espectroscopia de emiss?o ?ptica. Ap?s, foram solidificadas em molde met?lico, com e sem desgaseifica??o. Amostras transversais foram extra?das ao longo do comprimento dos lingotes para an?lises da estrutura de solidifica??o e determina??o das propriedades mec?nicas (ensaios de tra??o e dureza). Parte dos lingotes foram submetidos a tratamentos t?rmicos de endurecimento por precipita??o, com solubiliza??o a temperatura de 540oC por 6 horas, e posterior envelhecimento artificial a temperatura de 180?C por 4 horas. Ap?s as an?lises da estrutura de solidifica??o das Ligas I e II, observou-se que os tamanhos m?dios de gr?o e os espa?amentos dos bra?os dendr?ticos secund?rios apresentaram pequenas varia??es que n?o influenciaram nas varia??es das propriedades mec?nicas. Em rela??o ? porosidade, observou-se que a Liga II, por ter mais Si e Fe na sua composi??o, apresentou maior percentual de porosidade do que a Liga I. O processo de desgaseifica??o reduziu em aproximadamente 50% a porosidade em ambas as ligas. Durante a an?lise das propriedades mec?nicas das ligas nos estados bruto de solidifica??o, observou-se que as amostras referentes ? Liga II, na condi??o desgaseificada, apresentaram maiores limites de resist?ncia ? tra??o e dureza, 175,5 MPa e 70,7 HB, respectivamente, devido principalmente ao maior teor de Si encontrado na Liga II. A Liga I, na condi??o desgaseificada apresentou os maiores percentuais de deforma??o espec?fica (? = 1,82%), devido ao menor percentual de porosidade e menores teores de Si e Fe. Com a aplica??o do tratamento t?rmico (T6), pode-se observar um aumento significativo nas propriedades mec?nicas. Na Liga II, observou-se os melhores resultados com tratamento t?rmico, gerando aumento de: 25% na resist?ncia ? tra??o, 57% na deforma??o e 23% na dureza. Dessa forma, a Liga II por apresentar maior percentual de Mg respondeu melhor ao tratamento t?rmico. Na an?lise da correla??o da composi??o qu?mica, o percentual de porosidade e os efeitos dos tratamentos t?rmicos com a varia??o nas propriedades mec?nicas desenvolveu-se modelos matem?ticos que permitem prever o limite de resist?ncia ? tra??o, deforma??o e dureza em ligas de Al-Si-Mg. Analisando os modelos matem?ticos, identificou-se o efeito negativo do percentual de ferro e porosidade no limite de resist?ncia ? tra??o e deforma??o espec?fica, j? o aumento do teor de sil?cio, de magn?sio e aplica??o do tratamento t?rmico T6 contribu?ram para maiores limites de resist?ncia ? tra??o, percentuais de deforma??o e dureza.
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Endurecimento por precipita??o em fun??o das condi??es de solidifica??o em ligas leves de Al-Zn-Mg com varia??es no teor de zinco

Reis, Bernardo P?ras 31 August 2017 (has links)
Submitted by PPG Engenharia e Tecnologia de Materiais (engenharia.pg.materiais@pucrs.br) on 2017-10-10T12:03:59Z No. of bitstreams: 1 Tese_Bernardo_2017_R18_3_Versao_PGETEMA.pdf: 6957919 bytes, checksum: e8811a19bda3fe37ea9ed6f6247594ac (MD5) / Approved for entry into archive by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-10-10T13:43:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_Bernardo_2017_R18_3_Versao_PGETEMA.pdf: 6957919 bytes, checksum: e8811a19bda3fe37ea9ed6f6247594ac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-10T13:48:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Bernardo_2017_R18_3_Versao_PGETEMA.pdf: 6957919 bytes, checksum: e8811a19bda3fe37ea9ed6f6247594ac (MD5) Previous issue date: 2017-08-31 / CAPES/PROSUP / The objective of the present work is to develop two modified ternary Al-Zn-Mg alloys, with Zn content about 5wt% and 8wt%, and to evaluate the precipitation hardening (solutioning and artificial ageing ? T6) as a function of solidification conditions. The 752 (Al-5%Zn-2%Mg) and 782 (Al-8%Zn-2%Mg) alloys were obtained to analyze the influence of Zn content, as well as the relationship between solidification conditions, precipitation hardening, and mechanical properties before and after heat treatments. Unidirectional vertical upward solidification was performed in a metallic mold cooled by water in the bottom and instrumented using thermocouples to obtain the ingots. Samples extracted from ingots were metallography characterized by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and the mechanical properties were determined by hardness, microhardness, tensile and wear testing. The results showed that the increase of 3% of zinc in the chemical composition improved the hardness of 44%, the superficial wear of 27.7% and the tensile strength of 31.5% (in T6 condition). When comparing the results against data from some similar wrought alloys, it is concluded that the as-cast and heat treated 782 alloy can replace those, according to design specifications. / O objetivo do presente trabalho foi desenvolver duas ligas tern?rias fundidas modificadas de Al-Zn-Mg, com varia??o de 5% e 8% em Zn (em massa), e investigar o endurecimento por precipita??o (solubiliza??o e envelhecimento artificial - T6) em fun??o das condi??es de solidifica??o. Foram produzidas as ligas 752 (Al-5%Zn-2%Mg) e 782 (Al-8%Zn-2%Mg) para analisar, al?m da influ?ncia do teor de zinco, a correla??o entre as condi??es de solidifica??o, o endurecimento por precipita??o e as propriedades mec?nicas iniciais e finais. Para obten??o dos lingotes, a solidifica??o unidirecional vertical ascendente foi realizada em molde met?lico resfriado com ?gua na base e instrumentado com termopares. Amostras foram caracterizadas por an?lises metalogr?ficas em microscopia ?ptica (MO), microscopia eletr?nica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), e ensaios mec?nicos para determina??o das propriedades mec?nicas como dureza, microdureza, tra??o e desgaste, antes e ap?s os tratamentos t?rmicos. Os resultados mostraram que o aumento em 3% de zinco na composi??o qu?mica melhorou a dureza em 44,4%, o desgaste superficial em 27,7% e a resist?ncia ? tra??o em 31,5% (em condi??o T6). Comparando estes resultados com dados de algumas ligas conformadas similares, conclui-se que a Liga 782, fundida e tratada termicamente, pode substituir as ligas conformadas comerciais com adi??o de cobre.
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Influ?ncia do teor de cobre no tratamento t?rmico de solubiliza??o e envelhecimento artificial de ligas Al-Cu fundidas

Ribeiro, Bruno de Rosso 26 August 2015 (has links)
Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2015-10-08T19:34:57Z No. of bitstreams: 1 475596 - Texto Completo.pdf: 2569646 bytes, checksum: 87f00d99521e4a5c1546b918ddaa178b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-08T19:34:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 475596 - Texto Completo.pdf: 2569646 bytes, checksum: 87f00d99521e4a5c1546b918ddaa178b (MD5) Previous issue date: 2015-08-26 / The main objective of this work was to analyze the solutioning and artificial aging heat treatments of aluminum-copper casting alloys, composed of two distinctive copper contents: 2.5% and 3.5%, unidirectionally solidified in an instrumented metal-mold system. Solidification parameters such as solidification velocities, thermal gradients and cooling rates were determined from cooling curves obtained by thermal analysis. Macrostructures and microstructures of ingots were analyzed in relation to parameters such as columnar-equiaxed transition (CET) and the secondary dendrite arm spacing (SDAS). The heat treatments were performed in order to better understand the solutioning and artificial aging processes of copper in the aluminum matrix. The results concerning to the solidification parameters have permitted to obtain expressions for solidification velocities, thermal gradient and cooling rates as a function of examined alloys. Relationship among solidification conditions, structural formation and hardness were also obtained [SDAS=f(TRL); HB=f(SDAS)]. The Al-3.5wt%Cu alloy has show smaller dendritic arm spacing (10%), higher columnar zone (12%), higher hardness in the as-cast condition (8%), as well as better response to the heat treatments than the examined Al-2.5wt%Cu. / O principal objetivo deste trabalho foi analisar a solubiliza??o e envelhecimento artificial da liga alum?nio-cobre, compostas por dois diferentes percentuais de cobre: 2,5%, e 3,5%, solidificadas unidirecionalmente em sistema metal/molde instrumentado. Os principais par?metros de solidifica??o, como velocidades de solidifica??o, gradientes t?rmicos e as taxas de resfriamento foram determinados a partir das curvas de resfriamentos obtidas por an?lises t?rmicas. Foram analisadas as macroestruturas e as microestruturas dos lingotes, em rela??o aos par?metros de transi??o colunar-equiaxial (TCE) e espa?amentos dendr?ticos secund?rios (EDS). Os tratamentos t?rmicos foram realizados com o intuito de compreender melhor o processo de solubiliza??o e envelhecimento do cobre na matriz de alum?nio, definindo quais tempos e temperaturas que otimizam o processo de endurecimento por precipita??o. Os resultados obtidos em rela??o ? cin?tica de solidifica??o permitiram a obten??o de express?es correlacionado as velocidades, os gradientes t?rmicos e as taxas de resfriamento para ambas as ligas. Tamb?m foram obtidas rela??es entre as condi??es de solidifica??o, forma??es estruturais e as durezas nas diferentes etapas [EDS=f(TRL); HB=f(EDS)]. A liga Al-3,5%Cu apresentou menores valores dos espa?amentos dendr?ticos secund?rios (10%), maior comprimento da zona colunar (12%), maiores durezas na condi??o bruta de solidifica??o (8%), bem como melhor resposta aos tratamentos t?rmicos quando comparada ? liga Al-2,5%Cu.
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Incorpora??o de res?duo de perfura??o em matriz cer?mica: estabiliza??o por solidifica??o / Residue incorporation drilling ceramic matrix: stabilization by solidilication

C?mara, Ana Paula Costa 29 July 2013 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnaPCC_TESE_Parcial.pdf: 421102 bytes, checksum: 073b73c95b7ac8b4269179af4e3a1726 (MD5) Previous issue date: 2013-07-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / One of the waste generated during the drilling of oil wells are gravel which are impregnated of drilling fluid. This residue consists of highly toxic chemicals, including toxic metals. This study suggests an alternative process to the treatment of this waste, by incorporating it the form of raw material in the ceramic matrix , and by solidification and stabilize the metals present, Aluminum (Al), Iron (Fe), Manganese (Mn) and Zinc (Zn). The raw materials were characterized by the techniques of X ray fluorescence (FRX), X ray diffraction (DRX), laser granulometry (GL), thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (ADT). To evaluate the percentage of gravel effect the environmental and technological properties were obtained from formulations containing 0, 10 and 20 % by weight of gravel in the ceramic matrix. After sintering at temperatures 1080, 1120 and 1160 ?C, the samples were tested for water absorption, the linear shrinkage firing, voltage of rupture and solubility. The results obtained showed that the stabilization by solidification, is a viable alternative to safe disposal of waste drilling. Ceramics products can be used in the manufacture of solid bricks / Um dos res?duos gerados durante a perfura??o de po?os de petr?leo s?o os cascalhos que ficam impregnados por fluido de perfura??o. Este res?duo ? composto por produtos qu?micos de alta toxidade, entre eles os metais t?xicos. Este estudo prop?e um processo alternativo ao tratamento deste res?duo, incorporando-o na forma de mat?ria-prima em matriz cer?mica, e atrav?s da solidifica??o estabilizar os metais t?xicos presentes, Alum?nio (Al), Ferro (Fe), Mangan?s (Mn) e Zinco (Zn). As mat?rias-primas foram caracterizadas por fluoresc?ncia de raios X (FRX), difratometria de raios X (DRX), granulometria a laser (GL), termogravimetria (TG) e an?lise t?rmica diferencial (ADT). Para avaliar o efeito do percentual de cascalho nas propriedades tecnol?gicas e ambiental, foram obtidas formula??es contendo 0, 10 e 20 % em massa do cascalho na matriz cer?mica. Ap?s sinteriza??o ?s temperaturas de 1080, 1120 e 1160 ?C, as amostras foram submetidas a ensaios de absor??o de ?gua, retra??o linear de queima, tens?o de ruptura ? flex?o e solubilidade. Os resultados alcan?ados mostraram que a t?cnica de estabiliza??o por solidifica??o, ? uma alternativa vi?vel a destina??o segura do res?duo de perfura??o. Os produtos cer?micos obtidos podem ser utilizados na fabrica??o de tijolos maci?os e blocos cer?micos de alvenaria, em determinados percentuais e temperaturas de queima descritas neste trabalho / 2020-01-01
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Comportamento microestrutural da liga eutet?ide Zn-22%Al em rela??o ? taxa de solidifica??o e ao envelhecimento

Mager, B?rbara Renata Garcia 26 March 2008 (has links)
Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 401359.pdf: 12495534 bytes, checksum: bd668e0363476d80fd75b86b4d4afe67 (MD5) Previous issue date: 2008-03-26 / A Zn-22%Al ? uma liga eutet?ide de zinco sendo o alum?nio o principal elemento de liga, com alta resist?ncia ? corros?o, boa fluidez no estado l?quido, apresentando superplasticidade ap?s tratamento t?rmico. A complexidade das fases presentes na liga bruta de fus?o se deve a forma??o da fase eutet?ide (α+η) por decomposi??o da fase metaest?vel β - rede c?bica de face centrada, no ponto eutet?ide. O eutet?ide possui estrutura lamelar formada pela fase α - rede c?bica de corpo centrado e pela fase η - rede hexagonal compacta. Durante o envelhecimento, ocorre uma mudan?a na microestrutura com libera??o de calor (rea??o exot?rmica). O objetivo deste estudo foi verificar a rela??o entre a taxa de resfriamento (na solidifica??o at? forma??o do eutet?ide) com a morfologia das fases obtidas antes ap?s o tratamento t?rmico e a temperatura alcan?ada na rea??o exot?rmica. Ap?s a obten??o da liga, lingotes de Zn-22%Al foram refundidos sobre arg?nio, em uma barqueta de grafite, em um forno tubular. A solidifica??o e o resfriamento foram monitorados pelo sistema de an?lise t?rmica. No tratamento t?rmico amostras foram aquecidas acima do ponto eutet?ide, resfriadas em uma mistura de ?gua e gelo (em equil?brio) e deixadas envelhecer em repouso, recobertas com manta t?rmica refrat?ria. Para as an?lises metalogr?ficas e os ensaios de dureza foram obtidos quatro diferentes tipos de amostras da parte central do lingote, sendo elas: solidificadas e resfriadas dentro e fora do forno, com e sem tratamento t?rmico. Amostras foram caracterizadas por microscopia ?ptica, microscopia eletr?nica de varredura e microan?lise por EDS (electron dispersive spectroscopy). Com base nos resultados obtidos pode-se verificar que a taxa de solidifica??o e resfriamento apresentam grande influ?ncia na forma??o da macroestrutura, e na microestrutura antes a ap?s tratamento t?rmico. Observou-se que a temperatura atingida pela amostra durante o envelhecimento ? dependente da homogeneidade da composi??o da estrutura lamelar (α+η), isto ?, amostras solidificadas e resfriadas com taxas maiores, atingiram temperaturas maiores. Atrav?s dos ensaios metalogr?ficos, de dureza e microdureza, conclui-se que o aquecimento ocorre durante a mudan?a da morfologia da fase (α+η) de lamelar para quase-globular, que ocorre durante o envelhecimento.
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Influ?ncia da taxa de resfriamento na microestrutura da fase quasicristalina na liga Al65Cu35-xFex com baixo teor de Fe solidificada fora do equil?brio

Piedade, Luiz Alberto Silva da 18 August 2017 (has links)
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