A liga binária Al-Cu é a base para todas as ligas da série 2xxx que são de grande importância em diversas aplicações como na indústria aeronáutica, transporte, máquinas e equipamentos. No entanto, pouco se conhece sobre os efeitos do tipo de solidificação desta liga e da deformação plástica sobre sua resistência à corrosão em meio aquoso. O escopo deste trabalho foi procurar correlacionar microestruturas da liga Al-4,5%p.Cu solidificada de maneira convencional e unidirecional vertical ascendente (brutas de fusão, deformadas plasticamente por forjamento rotativo a frio, e tratadas termicamente visando recristalização), orientações preferenciais de grãos com as características de resistência à corrosão. Foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura e óptica, difratometria de raios X e ensaios eletroquímicos em soluções de NaCl 0,6 M e Na2SO4 0,1M por polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. A taxa de corrosão foi maior em solução de NaCl 0,6 M do que em Na2SO4 0,1M para todas as amostras. O aumento da redução por deformação plástica conduziu a uma diminuição da resistência à corrosão da liga devido ao aumento das tensões internas e ao aparecimento de orientações preferenciais dos grãos de menor densidade planar como (200) e (220). As amostras recristalizadas apresentaram de uma forma geral uma resistência maior quando comparada às amostras não recristalizadas, comportamento atribuído ao alívio de tensões internas e ao desaparecimento da orientação preferencial do plano menos denso (220). / The binary Al-Cu alloy is the basis for all AA2xxx alloys, being important in several applications as aeronautical industry, transportation, machines and equipments. However, few is known about the effect of the type of solidification of this alloy and plastic deformation on the corrosion resistance in aqueous medium. The scope of this work was to correlate microstructures of the Al-4.5 % wt. Cu alloy solidified under conventional and upward direct chilling conditions (as cast condition, plastic formed by cold swaging, and heat treated seeking recristallyzation), crystallographic orientations and corrosion resistance characteristics. Scanning electron microscopy and optical, X ray diffractometry techniques and electrochemical measurements in NaCl 0,6 M and Na2SO4 0,1 M potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy were used. The corrosion rate in NaCl 0,6 M was higher than in Na2SO4 0,1 M for all samples. The increase of the plastic deformation led to alloy corrosion resistance decrease, due to the internal stresses increase and the arising of less dense grain preferred orientations of lower planar density as (200) and (220) orientations. The recristallyzed samples presented in a general way a higher corrosion resistance, when compared to the non recristallyzed samples, being imputed to the internal tension relieve and the extinction of the plane (220) of lower planar density to a structure of random orientation.

Magnésio e suas ligas têm adquirido importância cada vez mais significativa como material estrutural de peso leve despertando um singular interesse pela indústria uma vez que oferece a melhor relação peso/resistência entre os metais. Os campos mais conhecidos de sua aplicação consistem na construção de veículos, na aeronáutica, manipulação industrial (robôs, automatização) e tecnologia de comunicação. Em particular, a indústria automobilística tem crescentemente ampliado a utilização de ligas de magnésio na produção de peças que vão desde caixas de câmbio até aros de rodas. As principais razões para este desenvolvimento são: mudanças na legislação ambiental, as exigências de cliente, e objetivos corporativos que requerem veículos mais leves diminuindo o consumo de combustível. O uso do magnésio para aplicações estruturais em altas temperaturas é limitado devido a sua baixa resistência à fluência. Isso se deve ao enfraquecimento do contorno de grão a partir da precipitação descontínua da fase b-Mg17Al12 de baixo ponto de fusão. Dentre as ligas de magnésio desenvolvidas para resistência à fluência, as ligas do sistema Mg-Al-RE-Ca oferecem ótimo desempenho com resultados similares à liga de alumínio ADC12. Muitos trabalhos sobre o sistema de ligas Mg-Al-RE-Ca foram realizados visando compreender a relação entre microestruturas e propriedades mecânicas. Entretanto, poucos estudos relacionaram a influência das variáveis de solidificação na formação das microestruturas. O presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo em uma liga Mg-4%Al-3%La-1%Ca analisando a influência das variáveis térmicas tais como taxas de resfriamento, velocidade da isoterma liquidus e gradientes de temperatura, na formação de estruturas, na transição colunarequiaxial e espaçamento dendrítico durante o processo de solidificação. A previsão das distintas estruturas, tais como zona colunar e equiaxial é de grande interesse para avaliação e projeção das propriedades mecânicas dos fundidos. Dessa forma, a liga estudada foi submetida à solidificação unidirecional vertical ascendente e análise térmica. Foram realizadas análises metalográficas nos lingotes solidificados. Os resultados colaboram para uma melhor compreensão do fenômeno de solidificação da liga e serve como ferramenta no desenvolvimento de modelos de previsões de formação de micro e macroestruturas que influenciam diretamente nas propriedades mecânicas. / Due to their superior weight/resistance relation, magnesium and its alloys have been acquiring a great deal of importance in the modern industry, specially as lightweight structural materials in the fields of vehicle construction, aeronautics, industrial robotics, automation, and communication technologies. In particular, the automotive industry has been increasingly expanding the use of magnesium alloys in the production of auto-parts, ranging from gearbox housings to steering wheels. The main reasons for this developments are changes in environmental legislations, new customer requirements, and corporate policies regarding fuel consumption and weight/power relations. The use of magnesium alloys for structural applications at high temperatures is limited due to the precipitation of the discontinuous phase b-Mg17Al12, which in fact, weakens the grain boundary during service resulting in a low creep resistance. Among the magnesium alloys developed for creep resistance, the alloys of the system Al-Mg-RE-Ca offer optimum performance with results similar to the ADC12 aluminum alloy. Many studies on the Al-Mg-RE-Ca system alloys were aimed to understand the relationship between microstructure and mechanical properties. However, few studies undertake the influence of the solidification variables in the microstructure formation. This work aims to study the influence of some thermal variables such as temperature gradients, solidification and growth tip rate on the formation of microstructures, the columnar/equiaxial transition and dendrite arm spacing, during the solidification process of a Mg-4%Al-3%La- 1%Ca alloy. The prediction of the different structures, such as the columnar and the equiaxial regions is of great interest for the assessment and projection of the mechanical properties of the casts. Therefore, the alloy studied in this work were submitted to thermal analysis during an unidirectional vertical ascending solidification, as well as optical and scanning electron microscopy characterization. The results contribute to a better understanding of the solidification phenomena of the magnesium alloys, as well as a tool in the development of numerical models for the prediction of structures which directly influence the mechanical properties of the parts.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T14:26:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoAfericao.pdf: 2476951 bytes, checksum: 8660f7f43264a3a0631eadc813f2484d (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-01T15:10:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoAfericao.pdf: 2476951 bytes, checksum: 8660f7f43264a3a0631eadc813f2484d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-01T15:10:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoAfericao.pdf: 2476951 bytes, checksum: 8660f7f43264a3a0631eadc813f2484d (MD5) Previous issue date: 2007 / CEFET/PA - Centro Federal de Educação Tecnológica do Pará / O estudo das estruturas de solidificação em função dos parâmetros térmicos é de fundamental importância para o comportamento mecânico dos materiais metálicos. Assim, tais estruturas são bastante influenciadas pelas condições de extração de calor do sistema metal/molde durante o processo de solidificação. Considerando o exposto, o principal objetivo deste trabalho é projetar, construir e aferir um dispositivo capaz de representar o processo de solidificação unidirecional horizontal refrigerado à água onde o efeito da convecção solutal é considerado. A aferição do dispositivo de solidificação em questão foi realizada através da avaliação da unidirecionalidade dos grãos colunares por meio da caracterização das macroestruturas das ligas Al-4%Cu, Sn-5%Pb, Sn-15%Pb e Sn-20%Pb. Os resultados experimentais obtidos da posição da isoterma liquidus em função do tempo são comparados com aqueles fornecidos por um modelo numérico proposto na literatura. Finalmente, é realizada uma comparação entre os valores dos coeficientes de transferência de calor na interface metal/molde levantados no dispositivo construído, com aqueles obtidos por outros trabalhos desenvolvidos recentemente para o caso da solidificação unidirecional vertical ascendente e descendente. / The aim is about the solidification structures of thermal parameters is important to mechanic behaviour of the metallic materials. These structures are influenced by means of heat removal conditions of metal/ mould system during the solidification process. Despite of this, some mathematic models have been developed to appraise the structural and thermal variation mainly considering the upright unidirectional solidification process . This research plans to project, construct and check up one device in order to be able to represent the horizontal unidirectional solidification process cooled by water which considers the solute convection effects. To check up the solidification device, a comparative study was done between the representative experimental bend of metal´s thickness solidification related to time to Al-4%Cu, Sn-5%Pb, Sn-15%Pb e Sn-20%Pb alloys. The present results shows positive consonances. The unidirectional aspect of the heat removal constructed was estimate trough the macrostructure characterization of the studied alloys. Finally a comparative study is done between values of the interface metal/mold heat transfer coefficient obtained trough other newly works developed about ascendant and descendent unidirectional solidification process.

A Shredder é o equipamento para a trituração da sucata ferrosa que permite a reciclagem do aço nas siderúrgicas. A sucata é em sua maioria procedente da reciclagem de veículos de fim de vida. Por isso, esse resíduo é conhecido como ASR (Automotive Shredder Residue). A Terra da Shredder é a fração do ASR de pequena granulometria (<2mm) apresentando o aspecto de solo. Esse resíduo é tratado como rejeito e em sua totalidade destinado aos aterros industriais. O grande volume de resíduo gerado contribui para a saturação dos aterros, provoca impactos ambientais, despende um alto custo de disposição e assim exige o desenvolvimento de tecnologias para seu reaproveitamento. Este trabalho propõe utilizar a Terra da Shredder, resíduo sólido gerado na Shredder localizada em Iracemápolis-SP-BR, em peças de concreto para pavimentação através da técnica de solidificação/estabilização (S/S) em matrizes de cimento Portland. Na primeira etapa do experimento, o resíduo foi classificado como Classe IIA. A segunda etapa consistiu na produção de matrizes compostas com cimento, agregados e água, foram produzidos corpos de prova com os seguintes teores de substituição, em massa, da areia natural pelo resíduo: 5%,10%,15% e 20%. A matriz com o teor de substituição de 20% apresentou uma resistência mecânica compatível com a norma ABNT NBR 9781, por isso foram fabricadas peças de concreto com esse teor de substituição. As peças de concreto apresentaram bom desempenho mecânico, físico e, com exceção do alumínio, fenóis totais e cádmio, as outras substâncias que ultrapassaram os limites de solubilização (ferro total, fluoretos, manganês, selênio, surfactantes) foram encapsuladas pelo cimento, sendo que o cádmio também estava presente em peças de concreto para pavimentação fabricadas apenas com os materiais convencionais, sem o resíduo. Dessa forma, conclui-se que os blocos podem ser utilizados na construção civil. / The Shredder is the equipment for the processing of ferrous scrap which allows the recycling of steel. Scrap is in its majority coming from the recycling of end of life vehicles. Therefore, the residue formed in this grinding process is known as ASR (Automotive Shredder Residue). The fine fraction of the ASR has soil aspect so will be called Shredder\'s soil. This residue is treated as waste and in its entirety for the landfills. It is estimated that for each ton of metallic material separated in Shredders approximately 227 kg of waste are produced. This large volume of waste generated contributes to the saturation of landfills,causes environmental impacts, expends a high cost of disposal and thus requires the development of technologies for its reuse. This paper proposes to use the fine fraction (<2mm) of the solid waste generated in a shredder in the city of Iracemápolis-SP-BR in concrete paving blocks through the techinique of solidification/stabilization (S/S) in Portland cement matrix. The experimental research began with completion of leaching tests and solubilization for the classification of waste class IIA , substances that exceeded solubility limits were total phenols, total iron, fluoride, manganese, selenium, aluminum, cadmium and surfactants. The second stage was the production of cement matrix that is composed by cement, aggregates and water they were produced matrices with the following replacement levels of natural sand by the waste: 5%, 10%, 15% and 20%. The matrice with the 20% replacement level, showed a consistent resistance to compatible with standard ABNT NBR 9781, therefore concrete paving blocks were manufactured content this level of replacement. The blocks had good mechanical, physical and with the exception of aluminum and cadmium, other substances that exceeded solubility limits were encapsulated. Cadmium also appear in paving blocks manufactured with conventional materials, without residue. Thus, it is concluded that the concrete paving blocks can be used in construction.

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-21T19:43:10Z No. of bitstreams: 1 DissRAVR.pdf: 4897870 bytes, checksum: 357d31e652f80cf53a70451ae1ebc870 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-21T19:43:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRAVR.pdf: 4897870 bytes, checksum: 357d31e652f80cf53a70451ae1ebc870 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-21T19:43:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRAVR.pdf: 4897870 bytes, checksum: 357d31e652f80cf53a70451ae1ebc870 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-21T19:43:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRAVR.pdf: 4897870 bytes, checksum: 357d31e652f80cf53a70451ae1ebc870 (MD5) Previous issue date: 2017-01-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The present research work deals with directional solidification (DS) of Al-15wt.% and 18wt.% Si alloys and further characterization of the related microstructures. Emphasis is given on the eutectic growth being affected not only by solidification kinetics (V-eutectic growth rate and G-thermal gradient) but also by melt superheat, which is varied in two degrees for each alloy, i.e., 6% and 23% above the liquidus temperature. The dependences of interphase spacing (X) on both solidification kinetics (fast, intermediate and slow cooling conditions) and on melt superheat during solidification of hypereutectic alloys are reported for the first time. Furthermore, functional experimental interrelations of tensile mechanical properties and interphase spacing between eutectic Si particles of both alloys evaluated are proposed. It is shown by these correlations that the tensile properties increase with the decrease in these spacings. More significant variations in properties are associated with a certain range of spacings (1.0^m < X < 2.3^m) in the case of the Al-15wt.%Si alloy. Tensile strength and elongation-to-fracture decrease with increasing alloy silicon content. The applicability of eutectic growth expressions such as X=f (V-1/2) and X=f (G-a x V-b) has been verified for the present tested alloys and experimental conditions. / O presente trabalho inclui a solidificação direcional das ligas Al-15%Si e Al-18%Si (% em peso), além da caracterização das microestruturas decorrentes. Foi dada ênfase ao crescimento eutético, sendo afetado não só pela cinética de solidificação (velocidade de avanço da frente eutética e gradiente térmico), mas também pelo superaquecimento, que foi variado em dois níveis para cada liga, isto é, 6% e 23% acima da temperatura liquidus. As dependências do espaçamento eutético, (Xe) tanto relacionadas à cinética de solidificação (condições de resfriamento rápido, intermediário e lento) quanto ao superaquecimento durante a solidificação de ligas hipereutéticas, são relatadas pela primeira vez na literatura especializada. Além disso, inter-relações experimentais funcionais de propriedades mecânicas de tração e espaçamentos interfásicos, entre as partículas de Si eutético, foram propostas para ambas as ligas. É mostrado por estas correlações que ductilidade e resistência mecânica aumentam com a diminuição destes espaçamentos microestruturais. Variações mais significativas nas propriedades estão associadas a um determinado intervalo de espaçamentos (1,0^m < X < 2,3^m) para o caso da liga Al-15%Si. O limite de resistência à tração (LRT) e o alongamento específico (5) diminuem com o aumento do teor de silício da liga. A aplicabilidade de expressões de crescimento eutético como X=f (V-1/2) e X=f (G-a x V-b) foi verificada para as ligas testadas nas presentes condições experimentais.

Magnésio e suas ligas têm adquirido importância cada vez mais significativa como material estrutural de peso leve despertando um singular interesse pela indústria uma vez que oferece a melhor relação peso/resistência entre os metais. Os campos mais conhecidos de sua aplicação consistem na construção de veículos, na aeronáutica, manipulação industrial (robôs, automatização) e tecnologia de comunicação. Em particular, a indústria automobilística tem crescentemente ampliado a utilização de ligas de magnésio na produção de peças que vão desde caixas de câmbio até aros de rodas. As principais razões para este desenvolvimento são: mudanças na legislação ambiental, as exigências de cliente, e objetivos corporativos que requerem veículos mais leves diminuindo o consumo de combustível. O uso do magnésio para aplicações estruturais em altas temperaturas é limitado devido a sua baixa resistência à fluência. Isso se deve ao enfraquecimento do contorno de grão a partir da precipitação descontínua da fase b-Mg17Al12 de baixo ponto de fusão. Dentre as ligas de magnésio desenvolvidas para resistência à fluência, as ligas do sistema Mg-Al-RE-Ca oferecem ótimo desempenho com resultados similares à liga de alumínio ADC12. Muitos trabalhos sobre o sistema de ligas Mg-Al-RE-Ca foram realizados visando compreender a relação entre microestruturas e propriedades mecânicas. Entretanto, poucos estudos relacionaram a influência das variáveis de solidificação na formação das microestruturas. O presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo em uma liga Mg-4%Al-3%La-1%Ca analisando a influência das variáveis térmicas tais como taxas de resfriamento, velocidade da isoterma liquidus e gradientes de temperatura, na formação de estruturas, na transição colunarequiaxial e espaçamento dendrítico durante o processo de solidificação. A previsão das distintas estruturas, tais como zona colunar e equiaxial é de grande interesse para avaliação e projeção das propriedades mecânicas dos fundidos. Dessa forma, a liga estudada foi submetida à solidificação unidirecional vertical ascendente e análise térmica. Foram realizadas análises metalográficas nos lingotes solidificados. Os resultados colaboram para uma melhor compreensão do fenômeno de solidificação da liga e serve como ferramenta no desenvolvimento de modelos de previsões de formação de micro e macroestruturas que influenciam diretamente nas propriedades mecânicas. / Due to their superior weight/resistance relation, magnesium and its alloys have been acquiring a great deal of importance in the modern industry, specially as lightweight structural materials in the fields of vehicle construction, aeronautics, industrial robotics, automation, and communication technologies. In particular, the automotive industry has been increasingly expanding the use of magnesium alloys in the production of auto-parts, ranging from gearbox housings to steering wheels. The main reasons for this developments are changes in environmental legislations, new customer requirements, and corporate policies regarding fuel consumption and weight/power relations. The use of magnesium alloys for structural applications at high temperatures is limited due to the precipitation of the discontinuous phase b-Mg17Al12, which in fact, weakens the grain boundary during service resulting in a low creep resistance. Among the magnesium alloys developed for creep resistance, the alloys of the system Al-Mg-RE-Ca offer optimum performance with results similar to the ADC12 aluminum alloy. Many studies on the Al-Mg-RE-Ca system alloys were aimed to understand the relationship between microstructure and mechanical properties. However, few studies undertake the influence of the solidification variables in the microstructure formation. This work aims to study the influence of some thermal variables such as temperature gradients, solidification and growth tip rate on the formation of microstructures, the columnar/equiaxial transition and dendrite arm spacing, during the solidification process of a Mg-4%Al-3%La- 1%Ca alloy. The prediction of the different structures, such as the columnar and the equiaxial regions is of great interest for the assessment and projection of the mechanical properties of the casts. Therefore, the alloy studied in this work were submitted to thermal analysis during an unidirectional vertical ascending solidification, as well as optical and scanning electron microscopy characterization. The results contribute to a better understanding of the solidification phenomena of the magnesium alloys, as well as a tool in the development of numerical models for the prediction of structures which directly influence the mechanical properties of the parts.

Magnésio e suas ligas têm adquirido importância cada vez mais significativa como material estrutural de peso leve despertando um singular interesse pela indústria uma vez que oferece a melhor relação peso/resistência entre os metais. Os campos mais conhecidos de sua aplicação consistem na construção de veículos, na aeronáutica, manipulação industrial (robôs, automatização) e tecnologia de comunicação. Em particular, a indústria automobilística tem crescentemente ampliado a utilização de ligas de magnésio na produção de peças que vão desde caixas de câmbio até aros de rodas. As principais razões para este desenvolvimento são: mudanças na legislação ambiental, as exigências de cliente, e objetivos corporativos que requerem veículos mais leves diminuindo o consumo de combustível. O uso do magnésio para aplicações estruturais em altas temperaturas é limitado devido a sua baixa resistência à fluência. Isso se deve ao enfraquecimento do contorno de grão a partir da precipitação descontínua da fase b-Mg17Al12 de baixo ponto de fusão. Dentre as ligas de magnésio desenvolvidas para resistência à fluência, as ligas do sistema Mg-Al-RE-Ca oferecem ótimo desempenho com resultados similares à liga de alumínio ADC12. Muitos trabalhos sobre o sistema de ligas Mg-Al-RE-Ca foram realizados visando compreender a relação entre microestruturas e propriedades mecânicas. Entretanto, poucos estudos relacionaram a influência das variáveis de solidificação na formação das microestruturas. O presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo em uma liga Mg-4%Al-3%La-1%Ca analisando a influência das variáveis térmicas tais como taxas de resfriamento, velocidade da isoterma liquidus e gradientes de temperatura, na formação de estruturas, na transição colunarequiaxial e espaçamento dendrítico durante o processo de solidificação. A previsão das distintas estruturas, tais como zona colunar e equiaxial é de grande interesse para avaliação e projeção das propriedades mecânicas dos fundidos. Dessa forma, a liga estudada foi submetida à solidificação unidirecional vertical ascendente e análise térmica. Foram realizadas análises metalográficas nos lingotes solidificados. Os resultados colaboram para uma melhor compreensão do fenômeno de solidificação da liga e serve como ferramenta no desenvolvimento de modelos de previsões de formação de micro e macroestruturas que influenciam diretamente nas propriedades mecânicas. / Due to their superior weight/resistance relation, magnesium and its alloys have been acquiring a great deal of importance in the modern industry, specially as lightweight structural materials in the fields of vehicle construction, aeronautics, industrial robotics, automation, and communication technologies. In particular, the automotive industry has been increasingly expanding the use of magnesium alloys in the production of auto-parts, ranging from gearbox housings to steering wheels. The main reasons for this developments are changes in environmental legislations, new customer requirements, and corporate policies regarding fuel consumption and weight/power relations. The use of magnesium alloys for structural applications at high temperatures is limited due to the precipitation of the discontinuous phase b-Mg17Al12, which in fact, weakens the grain boundary during service resulting in a low creep resistance. Among the magnesium alloys developed for creep resistance, the alloys of the system Al-Mg-RE-Ca offer optimum performance with results similar to the ADC12 aluminum alloy. Many studies on the Al-Mg-RE-Ca system alloys were aimed to understand the relationship between microstructure and mechanical properties. However, few studies undertake the influence of the solidification variables in the microstructure formation. This work aims to study the influence of some thermal variables such as temperature gradients, solidification and growth tip rate on the formation of microstructures, the columnar/equiaxial transition and dendrite arm spacing, during the solidification process of a Mg-4%Al-3%La- 1%Ca alloy. The prediction of the different structures, such as the columnar and the equiaxial regions is of great interest for the assessment and projection of the mechanical properties of the casts. Therefore, the alloy studied in this work were submitted to thermal analysis during an unidirectional vertical ascending solidification, as well as optical and scanning electron microscopy characterization. The results contribute to a better understanding of the solidification phenomena of the magnesium alloys, as well as a tool in the development of numerical models for the prediction of structures which directly influence the mechanical properties of the parts.

Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2017-09-27T20:22:32Z No. of bitstreams: 1 DissLFG.pdf: 4557054 bytes, checksum: 49d082b3a2adae8674cfd11cfa9c75b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-29T17:41:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLFG.pdf: 4557054 bytes, checksum: 49d082b3a2adae8674cfd11cfa9c75b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-29T17:41:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLFG.pdf: 4557054 bytes, checksum: 49d082b3a2adae8674cfd11cfa9c75b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-29T17:46:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLFG.pdf: 4557054 bytes, checksum: 49d082b3a2adae8674cfd11cfa9c75b9 (MD5) Previous issue date: 2017-01-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Al-Mg-Fe alloys are appointed as favorable ones in respect of the costs involved and all the required properties for successful vessel service. However, experimental inter-relations of solidification thermal parameters, microstructure and mechanical resistance are still undetermined. In the present research work, the dependences of tensile properties on the length scale of the dendritic morphology of ternary Al-1.2wt.%Mg-1.5wt.%Fe and Al-7.0wt.%Mg-1.5wt.%Fe alloys are examined. Transient heat flow conditions during solidification have been achieved by the use of a directional solidification system, thus permitting a comprehensive characterization of the dendritic microstructures to be performed. Thermo-Calc computations, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analyses were carried out to give support to the extensive microstructural evaluation performed with both ternary Al-Mg-Fe alloys. Experimental growth relations of primary, λ1 and secondary, λ2 dendrite arm spacings with cooling rate (ṪL) and of tensile properties with λ2 are proposed. For both alloys examined, Hall-Petch type formulae show that the tensile strength increase with the decrease in λ2. The soundest strength-ductility balance is exhibited by the Al-7.0wt%Mg-1.5wt%Fe alloy specimen with very refined microstructure. This is shown to be due to a more homogeneous distribution of intermetallic particles in connection with solid solution strengthening propitiated by Mg. Functional experimental inter-relations of tensile properties with growth (VL) and cooling rates (ṪL) for both ternary Al-Mg-Fe alloys have also been derived. / Ligas de Al-Mg-Fe são apontadas como favoráveis em relação aos custos e capazes de atender todas as propriedades necessárias para o bom funcionamento de componentes utilizados na fabricação de navios. Entretanto, a literatura especializada ainda carece de um maior entendimento no que se referem às inter-relações experimentais dos parâmetros térmicos de solidificação, microestrutura e resistência mecânica dessas ligas. No presente trabalho de pesquisa, as dependências das propriedades mecânicas na escala de comprimento da morfologia dendrítica das ligas ternárias Al-1,2%Mg-1,5%Fe e Al-7,0%Mg-1,5%Fe foram examinadas. As condições transitórias de fluxo de calor durante a solidificação foram alcançadas pelo uso de um sistema de solidificação direcional, permitindo assim ser realizada uma caracterização abrangente das microestruturas dendríticas. Foram realizados cálculos termodinâmicos (Thermo-Calc), Difração de Raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para dar suporte à extensa avaliação microestrutural realizada com ambas as ligas ternárias Al-Mg-Fe. Relações de crescimento experimentais de espaçamentos dendríticos primários λ1 e secundários λ2, com a taxa de resfriamento (ṪL) e propriedades mecânicas de tração com λ2, são propostas. Para ambas ligas examinadas, as fórmulas do tipo Hall-Petch mostram que a resistência à tração aumenta com a diminuição do λ2. O equilíbrio mais favorável da resistência-ductilidade é exibido pela amostra da liga Al-7,0%Mg-1,5%Fe caracterizada por uma microestrutura muito refinada. Isto deve-se a uma distribuição mais homogênea das partículas intermetálicas em conexão com a formação de solução sólida que atua como reforço proporcionado pelo Mg. Foram também obtidas inter-relações funcionais experimentais das propriedades mecânicas de tração com a velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL) e a taxa de resfriamento (ṪL) para as ligas ternárias Al-Mg-Fe. / CNPq: 132139/2015-4 / FAPESP: 2015/11863-5 / FAPESP: 2013/08259-3

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-10-26T17:47:35Z No. of bitstreams: 1 TeseBLS.pdf: 15809941 bytes, checksum: e94eb4f0e858901ec9568dacd81ecf51 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:28:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseBLS.pdf: 15809941 bytes, checksum: e94eb4f0e858901ec9568dacd81ecf51 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:28:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseBLS.pdf: 15809941 bytes, checksum: e94eb4f0e858901ec9568dacd81ecf51 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:28:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseBLS.pdf: 15809941 bytes, checksum: e94eb4f0e858901ec9568dacd81ecf51 (MD5) Previous issue date: 2016-10-07 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The present research aims to develop a theoretical/experimental analysis of the combined effects of solidification thermal parameters, Bi content and addition of ternary elements (Cu, Ag) on the final microstructure aspects and on the final mechanical resistances of directionally solidified Sn-Bi, Sn-Bi-Ag and Sn-Bi-Cu solder alloys under transient heat flow conditions. Hence, experimental interrelations between microstructure and thermal parameters and between mechanical properties and microstructure could be established. The microstructures regarding the Sn-34wt.%Bi and Sn-52wt.%Bi alloys show the presence of β-Sn dendrites with Bi precipitates on their own, being enveloped by a lamellar binary Sn-Bi eutectic. The Sn-58wt.%Bi eutectic alloy show a variety of microstructures along the length of the directionally solidified casting, which includes binary eutectic, Bi plates, Bi trifoils and fishbone eutectic. In the case of the ternary Sn-Bi-Ag and Sn-Bi-Cu chemistries, microstructures are constituted by β-Sn dendrites decorated with Bi particles, Bi-Sn eutectic and Cu6Sn5 and Ag3Sn intermetallic particles for the Cu and the Ag bearing alloys, respectively. Experimental growth laws have been derived for both dendritic (λ1, λ2, λ3) and eutectic (λfine, λcoarse) arrangements considering the following alloys: binary Sn-34wt.%Bi, Sn-52wt.%Bi e Sn-58wt.%Bi alloys and ternary Sn- 34wt.%Bi-0.1wt.%Cu, Sn-34wt.%Bi-0.7wt.%Cu e Sn-33wt.%Bi-2wt.%Ag. Considering the binary Sn-Bi, it has been observed that increasing Bi content (34wt.%-->52wt.%-->58wt.%Bi), may cause a decrease on both strength and ductility, except for the sample at P=6mm of the Sn-52wt%Bi alloy. Hall-Petch type functional correlations have been able to represent the evolution of the tensile mechanical properties for the examined Sn-Bi and Sn-Bi-X alloys. / A presente proposta objetiva desenvolver uma análise teórico/experimental sobre os efeitos combinados dos parâmetros térmicos de solidificação (velocidade de solidificação VL e taxa de resfriamento, ṪL), do teor de Bi e das adições de terceiros elementos (Cu, Ag) na microestrutura e na resistência mecânica de ligas Sn-Bi, Sn-Bi-Ag e Sn-Bi-Cu solidificadas unidirecionalmente, estabelecendo correlações experimentais do tipo microestrutura/parâmetros térmicos e microestrutura/propriedades mecânicas. As microestruturas para as ligas binárias Sn-34%Bi e Sn-52%Bi são constituídas de dendritas de Sn com precipitados de Bi em seu interior, circundadas por um eutético lamelar binário, Sn-Bi. A liga eutética Sn-58%Bi mostrou uma ampla gama de microestruturas ao longo de todo o lingote, englobando o eutético binário Sn-Bi, placas e trifoils de Bi e eutético fishbone. Quanto às ligas ternárias Sn-Bi-Cu e Sn-Bi-Ag observa-se que as microestruturas são constituídas de dendritas β-Sn “decoradas” com partículas de Bi em seu interior, circundadas por uma mistura eutética irregular (Bi+Sn) e seus respectivos compostos intermetálicos primários Cu6Sn5 e Ag3Sn, respectivamente. As leis de crescimento experimentais dendrítico (λ1, λ2, λ3) e eutético (λfino, λgrosseiro) para as ligas binárias Sn-34%Bi, Sn-52%Bi e Sn-58%Bi e para as ligas ternárias Sn-34%Bi- 0,1%Cu, Sn-34%Bi-0,7%Cu e Sn-33%Bi-2%Ag em função de V e Ṫ foram caracterizadas por equações na forma de potência com aplicação de expoentes típicos. No caso das ligas binárias Sn-Bi, foi observado que com o aumento do teor de Bi (34%-->52%-->58%Bi), tanto o limite de resistência à tração (σt) quanto o alongamento específico diminuem, com exceção dos resultados para a amostra P=6mm da liga Sn-52%Bi. Relações funcionais do tipo Hall-Petch foram capazes de descrever a variação das propriedades mecânicas de tração de ligas Sn-Bi e Sn-Bi-X.

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-07-03T18:18:01Z No. of bitstreams: 1 DissLBO.pdf: 5087062 bytes, checksum: ed0430974a336dc3223e730ae90cc724 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-07-03T18:18:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLBO.pdf: 5087062 bytes, checksum: ed0430974a336dc3223e730ae90cc724 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-07-03T18:18:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLBO.pdf: 5087062 bytes, checksum: ed0430974a336dc3223e730ae90cc724 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-03T18:18:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLBO.pdf: 5087062 bytes, checksum: ed0430974a336dc3223e730ae90cc724 (MD5) Previous issue date: 2017-03-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The main application of 319 aluminum alloy is for manufacturing components for automobile industry. One of the main concerns related to the recycling of this metal is regarding the incorporation of impurities as iron, for instance. Due to its low solubility in solid aluminum, the presence of this element leads to the formation of intermetallic compounds such as α-Al8Fe2Si and β-Al9Fe2Si2, the most common iron phases in Si-containing Al-alloys. The β phase is harmful to mechanical properties because of its platelet like morphology. Spray forming is an advanced processing technique which can mitigate the deleterious effect of these intermetallic phases. However, the solidification process of spray formed metals is still an open discussion. In these sense, the aim of this work is to contribute to a better understanding of the solidification process of spray formed 319 aluminum alloy. The work was divided in three stages: the first evaluated the presence and morphology of intermetallic phases by varying the pouring temperature and Fe content (0.6 and 1.2 in mass percent); the second evaluated the eutectic Al-Si morphology through varying the processing conditions; and finally, the third evaluated the solute distribution in the final microstructure, in this case other aluminum alloys were studied together with the 319 (2024 and 7050). The basis for discussion the phenomena was a solidification model for spray formed metals recently proposed in the literature, which defines the process in two stages, being the final solidification occurring at low cooling rate. The results showed that by controlling the processing parameters it is possible to mitigate the β-Al9Fe2Si2 formation, as well as to alter the eutectic Al-Si morphology. The third stage indicated the possibility of maintenance of certain solute in solid solution on the periphery of aluminum grains. It could be concluded that the solidification model was adequate to explain the phenomena presented in this work. / A liga de alumínio 319 possui como aplicação a fabricação de componentes da indústria automobilística. Um dos principais problemas relacionados à reciclagem destas ligas é a incorporação de impurezas como o ferro. Devido à baixa solubilidade deste elemento, sua presença leva a formação de compostos intermetálicos, sendo o α-Al8Fe2Si e o β-Al9Fe2Si2 os mais comuns em sistemas com silício. A fase β é a mais danosa às propriedades mecânicas devido à sua morfologia de placas, sendo que uma rota de processamento que se mostra viável no sentido de mitigação do efeito deletério deste intermetálico é a conformação por spray. Apesar disso, o processo de solidificação desta técnica ainda é um assunto debatido na comunidade científica. Neste contexto, este trabalho possui o objetivo de contribuir para um melhor entendimento sobre o processo de solidificação da liga de alumínio 319 conformada por spray. O trabalho foi dividido em três etapas: a primeira avaliou a presença dos intermetálicos de ferro variando-se a temperatura de vazamento e o teor de ferro (0,6% e 1,2% em peso); a segunda avaliou a morfologia do eutético Al-Si através das alterações das condições de spray; e, por fim, a terceira avaliou a distribuição de soluto na microestrutura, neste caso, outras ligas de alumínio foram estudadas (2024 e 7050). A discussão dos fenômenos foi realizada a partir de um modelo de solidificação para materiais conformados por spray que divide o processo em duas etapas distintas, sendo a solidificação final ocorrendo a uma taxa de resfriamento relativamente lenta. Os resultados mostraram que através do controle das condições de spray é possível mitigar a formação do intermetálico β-Al9Fe2Si2, assim como alterar a morfologia do eutético Al-Si. A terceira etapa indicou a manutenção de certos elementos em solução sólida em regiões adjacentes aos contornos de grão. Pôde-se concluir que o modelo de solidificação utilizado foi adequado para explicar os fenômenos descritos nas etapas realizadas. / CNPq: 135810/2015-9