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

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06480.pdf: 11629965 bytes, checksum: bb8ef426792486d33f67cd7e2123cc6a (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02295.pdf: 2548113 bytes, checksum: f89a4fee5dc16d298e4ec80ff94b7464 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo do presente trabalho consistiu no desenvolvimento de fios de liga de cobre-cromo-zircônio (CuCrZr) em uma composição estabelecida em Cu-0,7%Cr- 0,1%Zr (em massa). Nas etapas desenvolvidas, foram feitos botões de cobrecromo (CuCr) e cobre-zircônio (CuZr) em um forno a arco elétrico de eletrodo não consumível, sendo esses botões, posteriormente, fundidos junto com cargas de cobre em um cadinho de alumina (Al2O3) inserido no interior de um vaso de aço inoxidável, que serviu como suporte. Após a fusão dos botões e cargas, o banho foi vazado em uma coquilha de cobre, obtendo-se os tarugos da liga de cobre. Dos tarugos em estado bruto de fusão, foram retiradas amostras para ensaios de dureza Vickers. Nesses tarugos foi feito um tratamento térmico de homogeneização a 910 °C por 2 h. Os tarugos foram posteriormente trabalhados mecanicamente a frio por forjamento rotativo seguido de trefilação, para obtenção final dos fios no calibre de 2,174 mm. Os fios passaram por dois tratamentos térmicos de recristalização, um a 510 °C por 1 h e outro de 480 °C por 5 h. Os fios foram caracterizados mecanicamente por ensaios de tração e de dureza e os resultados foram comparados com dados experimentais da literatura. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo deste trabalho foi determinar a influência do ferro e do manganês em uma liga de alumínio com 9% de silício (% em peso). Para isto, foram elaboradas duas famílias de liga Al-9%Si: uma com os teores de 0,1%, 0,4%, 0,8% e 1,2% de Fe e uma segunda liga de Al-9%Si-0,8%Fe com teores de 0,1%, 0,4% e 0,7% de Mn. Para a realização deste estudo, foram produzidos corpos de prova de tração fundidos em coquilha, segundo a norma ASTM B108. Os corpos de prova obtidos foram tracionados para avaliação das propriedades mecânicas, em seguida, foram submetidos a uma análise microestrutural por microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). As superfícies de fratura dos corpos de prova tracionados foram também observadas por MEV com a finalidade de comparar o efeito das adições de Fe e Mn. O efeito da adição crescente de Fe na liga Al-9%Si foi observado no ensaio de tração que mostrou queda tanto nos limites de resistência e de escoamento como no alongamento, decorrentes da formação da fase β-Al5FeSi que apresentou morfologia em plaquetas, interrompendo a continuidade da matriz de alumínio. Para teores abaixo de 0,4% de Fe, ocorreu um ligeiro aumento da resistência mecânica que pode ser atribuído à formação da fase α-Al8Fe2Si, que apresentou morfologia tipo escrita chinesa, que não interrompe a continuidade da matriz. Com adição de teores crescentes de Mn na liga Al-9%Si-0,8%Fe ocorreu uma elevação do limite de resistência e do alongamento, mas uma queda do limite de escoamento, quando comparados com a mesma liga sem adição de Mn. Conclui-se que esse comportamento pode ser atribuído a mudança de morfologia do intermetálico de plaquetas para escrita chinesa que intercala a matriz dúctil com a fase frágil, devido a adição do Mn. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2017-11-23T10:40:22Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-23T10:40:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento mecânico de cilindros de compósito polimérico reforçado com fibras. Para isso, foram produzidos cilindros com extremidades abertas reforçados com fibra de basalto e fibra de vidro, utilizando a técnica de enrolamento filamentar (filament winding). Estes cilindros foram submetidos a ensaio hidrostático com carregamento circunferencial, ensaio de ruptura de anel (split disk test) e ensaio de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS). Uma placa do compósito de fibra de basalto foi produzida por enrolamento filamentar, para caracterização por ensaio de resistência à tração. Todos cilindros submetidos ao ensaio hidrostático apresentaram fratura localizada em uma faixa de altura do cilindro, com extensas delaminações das camadas circunferenciais. Os compósitos epóxi/fibra de basalto superaram ou igualaram os de compósito epóxi/fibra de vidro nas comparações entre resultados dos valores das propriedades mecânicas avaliadas, nas porcentagens: resistência à tração aparente de ruptura de anel em 45% e 43% em resistência específica; ILSS, em 11%; resistência/tensão de membrana de ruptura no ensaio hidrostático, em 55%. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Abstract This thesis presents methods for modelling conditional variance and uncertainty of prediction at a query point on the basis of industrial process data. The introductory part of the thesis provides an extensive background of the examined methods and a summary of the results. The results are presented in detail in the original papers. The application presented in the thesis is modelling of the mean and variance of the mechanical properties of steel plates. Both the mean and variance of the mechanical properties depend on many process variables. A method for predicting the probability of rejection in a quali?cation test is presented and implemented in a tool developed for the planning of strength margins. The developed tool has been successfully utilised in the planning of mechanical properties in a steel plate mill. The methods for modelling the dependence of conditional variance on input variables are reviewed and their suitability for large industrial data sets are examined. In a comparative study, neural network modelling of the mean and dispersion narrowly performed the best. A method is presented for evaluating the uncertainty of regression-type prediction at a query point on the basis of predicted conditional variance, model variance and the effect of uncertainty about explanatory variables at early process stages. A method for measuring the uncertainty of prediction on the basis of the density of the data around the query point is proposed. The proposed distance measure is utilised in comparing the generalisation ability of models. The generalisation properties of the most important regression learning methods are studied and the results indicate that local methods and quadratic regression have a poor interpolation capability compared with multi-layer perceptron and Gaussian kernel support vector regression. The possibility of adaptively modelling a time-varying conditional variance function is disclosed. Two methods for adaptive modelling of the variance function are proposed. The background of the developed adaptive variance modelling methods is presented.

The need to produce lighter components due to environmental aspects and the development of electrical vehicles represents an opportunity for cast aluminium-silicon alloys. With high specific strength, good castability, high corrosion resistance and recyclability, these alloys offer an attractive combination of properties as an alternative to steel, cast iron and titanium-based components in certain applications. To take advantage of such a combination of properties, there is a need to ensure that they can be reliably achieved. In other words, high performing components need to be produced. For that, the production cycle, from alloy selection and melt preparation, to the casting and heat treatment of the component must be understood and controlled as a whole. The different steps in the production cycle will affect the microstructure of the components and hence the resulting mechanical properties. Understanding the relation between the different steps in the production cycle, its consequences on the microstructural features and on the mechanical properties constitutes the aim of this thesis. Experiments applying state-of-the-art knowledge regarding effect of casting process, alloying system and post-process variables were performed aimed at achieving properties similar to those of high pressure die casting (HPDC) components. Different melt quality determination tools were evaluated on three different EN AC-46000 melt qualities. The influence of modification, grain refinement and both treatments together was assessed on an Al-10Si alloy solidified under different cooling rates. The tensile behaviour and the impact of features such as secondary dendrite arm spacing (SDAS) or grain sizes was quantified. It was corroborated that by appropriate selection and control of such alloying system, process and post-process variables it is possible to achieve HPDC EN AC-46000 tensile and fatigue properties through a T5 treated sand cast EN AC-42100 alloy. On the other hand, the available techniques for melt quality assessment are inadequate, requiring further analysis to successfully identify the melt quality. Additionally, it was observed that decreasing the melt quality by additions of 25 wt.% of machining chips did not significantly decrease the tensile properties but slightly increased the variation in them. In relation to the modification and grain refinement of Al-10Si alloys it was concluded that with the slowest cooling rate tested, additions of only grain refiner did not successfully produce equiaxed grains. For cooling rates corresponding to dendrite arm spacings of 15 μm and slower, combined additions of grain refiner and modifier can lead to higher tensile properties compared to the corresponding separate additions. SDAS was observed to describe flow stress through the Hall-Petch equation but grain size did not show a physically meaningful relationship. Furthermore, beginning of cracking was detected in the plastic deformation region at dendrite/eutectic boundaries and propagated in a trans-granular fashion.