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Orientador: Juno Gallego / Resumo: As superfícies desgastadas são normalmente revestidas com ligas metálicas resistentes ao desgaste abrasivo, nos quais durante a soldagem o metal de solda com matriz ferrosa é reforçado pela formação de carbonetos grosseiros durante a solidificação da poça de fusão. O propósito deste trabalho é investigar a aplicação de micro-ondas para o preparo de cavacos das ligas de titânio ASTM F67 e ASTM F136, visando a sua fragilização pela formação de uma fina camada de carbonetos que facilitam a moagem e a obtenção de pós finos. O pó obtido da reciclagem do titânio foi misturado com grafite, tornando possível a formação de carbonetos de titânio (TiC) durante a fusão da mistura sobre peças de aço-carbono ABNT 1020 com uma tocha a arco elétrico com proteção gasosa (GTAW). A aplicação de micro-ondas foi bem sucedida, permitindo a obtenção da mistura carbonetante com granulometria inferior a 45m. O metal de solda mostrou uma microestrutura ferrítica reforçada por partículas grosseiras TiC, que incrementaram significativamente a dureza do material. Os resultados obtidos indicam que a reciclagem de cavacos de titânio seja potencialmente interessante para o desenvolvimento de um consumível de soldagem para revestimentos resistentes ao desgaste abrasivo, mais econômico e ambientalmente sustentável. / Abstract: The worn surfaces are usually coated with abrasive resistant metal alloys, where the weld metal is reinforced by the formation of coarse hard carbides during the melt pool solidification. The aim of this work is investigate the irradiation of microwaves on scrap (chips) of ASTM F67 and ASTM F136 titanium alloys, becoming easier grinding of the residues for obtaining fine powder due to chips embrittlement by thin TiC coating. The titanium-rich recycled powder was mixed with graphite, making possible the formation of titanium carbides (TiC) during the melting of the mixture by Gas-Tungsten Arc Welding (GTAW) carried out on ABNT 1020 carbon steel pieces. The microwave application was very successful, allowing to obtain a fine carbide-former mixture with granulometry less than 45m. The weld metal have showed a microstructure composed by ferrite (BCC iron) reinforced by coarse dendritic TiC particles, which promoted significantly hardness increasing. The experimental results have indicate that microwave irradiation for titanium alloys chips recycling is potentially interesting for the development of a economical and environmentally sustainable consumables for abrasive wear resistant hardfacing. / Mestre

Orientador: Juno Gallego / Resumo: O desgaste abrasivo é uma das causas de falhas em equipamentos e responsável por prejuízos nos processos industriais. Uma técnica capaz de minimizar os efeitos deste fenômeno é a aplicação de revestimentos duros nas superfícies críticas. Recentemente foram desenvolvidos revestimentos contendo carbonetos de titânio formados pela fusão de misturas contendo cavacos das ligas ASTM F67 e ASTM F136 sobre peças de aço-carbono ASTM A-36. Após a aplicação do processo de soldagem GTAW obteve-se significativa fração volumétrica de TiC grosseiro com elevada dureza. No presente trabalho foi investigada a refusão dessas soldas pelo processo de soldagem a Laser Nd:YAG pulsado. A microestrutura das amostras foi analisada por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microdureza Vickers. A caracterização microestrutural mostrou que houve refinamento dos carbonetos de titânio (TiC) na matriz ferrítica refundida com o Laser, cujo principal efeito foi um endurecimento do metal de solda. A caracterização mecânica demonstrou um aumento na microdureza da superfície do material. Este comportamento favorece o uso da refusão a Laser para a melhoria da qualidade das superfícies que demandam maior resistência ao desgaste abrasivo. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:36:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by GABRIEL INÁCIO PONTIN null (gabrielguaira@hotmail.com) on 2017-08-15T18:00:10Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final - Gabriel Inacio Pontin.pdf: 2725651 bytes, checksum: f1433687bb33e3c16dd042c87cb686db (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-08-22T17:44:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pontin_gi_me_ilha.pdf: 2725651 bytes, checksum: f1433687bb33e3c16dd042c87cb686db (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-22T17:44:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pontin_gi_me_ilha.pdf: 2725651 bytes, checksum: f1433687bb33e3c16dd042c87cb686db (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O desgaste abrasivo é uma das causas de falhas em equipamentos e responsável por prejuízos nos processos industriais. Uma técnica capaz de minimizar os efeitos deste fenômeno é a aplicação de revestimentos duros nas superfícies críticas. Recentemente foram desenvolvidos revestimentos contendo carbonetos de titânio formados pela fusão de misturas contendo cavacos das ligas ASTM F67 e ASTM F136 sobre peças de aço-carbono ASTM A-36. Após a aplicação do processo de soldagem GTAW obteve-se significativa fração volumétrica de TiC grosseiro com elevada dureza. No presente trabalho foi investigada a refusão dessas soldas pelo processo de soldagem a Laser Nd:YAG pulsado. A microestrutura das amostras foi analisada por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microdureza Vickers. A caracterização microestrutural mostrou que houve refinamento dos carbonetos de titânio (TiC) na matriz ferrítica refundida com o Laser, cujo principal efeito foi um endurecimento do metal de solda. A caracterização mecânica demonstrou um aumento na microdureza da superfície do material. Este comportamento favorece o uso da refusão a Laser para a melhoria da qualidade das superfícies que demandam maior resistência ao desgaste abrasivo. / The abrasive wear is one of the causes of failures in equipment and responsible for damages in industrial processes. A technique capable of minimizing the effects of this phenomenon is the application of hard coatings on critical surfaces. Recently, coatings containing titanium carbides produced by melting mixtures containing ASTM F67 and ASTM F136 chip blends on ASTM A-36 carbon steel parts have been developed. After an application of the GTAW get process, an important volumetric fraction of coarse TiC with high hardness was obtained. In the present work the remelts is investigated for welds by the pulsed Nd: YAG Laser process. A microstructure of the samples was analyzed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and Vickers microhardness. The microstructural characterization showed that there was a refinement of the titanium carbides (TiC) in the ferritic matrix remelt with the Laser, whose main effect was a hardening of the weld metal. The mechanical characterization showed an increase in the microhardness of the material surface. This behavior favors the use of laser cladding to improve the quality of surfaces that require high abrasive wear resistance.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:36:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No presente trabalho foram desenvolvidos compósitos à base de alumina, com adição de carbetos de metais de transição, NbC, TaC e TiC, como reforço. Os carbetos, na forma de partículas, foram adicionados em 1,5% em volume à matriz de alumina durante a moagem em attritor. O processamento foi realizado por moagem em attritor, secagem em rotoevaporadora e desaglomeração em peneira. A dinâmica de oxidação dos carbetos e das composições dos compósitos foi estudada para a definição de parâmetros de sinterização e processamento dos compósitos. A cinética de sinterização foi estudada por dilatometria, com taxa de 10°C/min. até 1600°C em atmosfera de ar sintético, e até 1800°C, em atmosfera de argônio, com esta etapa foi possível verificar que o NbC e o TiC dificultaram a sinterização da alumina e que o TaC auxiliou nos processos de retração. Nas amostras que foram sinterizadas em dilatômetro ao ar foram detectadas fases resultantes de fusão congruente nos compósitos Al2O3/NbC e Al2O3/TaC, foram também observadas evidências de formação de líquido no compósito com adição de TaC. Com base nesses resultados foram estudadas duas técnicas de produção das ferramentas de corte: prensagem uniaxial seguida de sinterização sem pressão e sinterização por prensagem a quente. Todas as amostras foram caracterizadas microestruturalmente e quanto às propriedades mecânicas, tendo-se determinado que as amostras produzidas por prensagem a quente possuem microestrutura mais controlada e propriedades mecânicas superiores às produzidas por sinterização sem pressão. Pelos processos estudados foi observado que os carbetos influenciam diferentemente a sinterização da alumina. De maneira geral a presença destas fases nos contornos de grãos promove alterações na microestrutura modificando o tamanho de grãos da alumina. Foi proposta a hipótese de que esse comportamento é afetado pela formação de uma camada superficial resultante da oxidação dos reforços, com isto, de acordo com os diagramas de fase é possível a formação de soluções sólidas entre alumina e Ta2O5 e Nb2O5 além da formação de fase líquida, estes mecanismos alterariam a mobilidade dos contornos de grão da alumina. Para o processamento das ferramentas de corte foi utilizada prensagem a quente, escolhido pelo critério da microestrutura e propriedades mecânicas. Os testes de usinagem foram realizados com ferramentas de corte de geometria quadrada, em peças de ferro fundido cinzento e vermicular. O tempo de vida útil da ferramenta produzida com o compósito Al2O3/ NbC foi 13% superior quando comparado à uma ferramenta cerâmica comercial no teste de usinagem de ferro fundido cinzento. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo do presente trabalho foi à obtenção de aço rápido tipo AISI M2 pela técnica da conformação por “spray” e a avaliação deste, quanto ao seu desempenho quando aplicado como ferramenta de usinagem. O material obtido foi laminado a quente com razões de redução de 50 e 72%, resultando em placas a partir das quais foram confeccionadas pastilhas intercambiáveis para realização de testes de usinagem. O desempenho das pastilhas obtidas a partir do material conformado por “spray” e laminado a quente, foi confrontado com o de pastilhas confeccionadas a partir de material processado convencionalmente (lingotamento convencional), e com material processado pela técnica da metalurgia do pó (MP). As variações do material obtido por conformação por “spray”, assim como também os demais materiais, foram caracterizados química, física, mecânica e microestruturalmente. Adicionalmente, foram realizados testes de usinagem para avaliação de desempenho do material quando submetido a condições reais de trabalho. Os resultados da caracterização dos materiais evidenciaram o potencial da técnica de conformação por “spray”, em possibilitar a obtenção de materiais com boas características e propriedades. Para as condições de processamento, conformação mecânica e de tratamentos térmicos aplicados neste trabalho, às análises dos resultados dos testes de usinagem revelaram um comportamento muito próximo entre todos os materiais de ferramenta utilizados. Procedendo a uma análise mais refinada dos resultados dos testes de usinagem contínua, foi verificado um desempenho ligeiramente superior para o material obtido pela técnica da metalurgia do pó (MP), seguido pelo material obtido pela técnica da metalurgia convencional, o qual apresentou uma vantagem mínima em relação ao obtido pela técnica da conformação por “spray” e laminado com redução de 72%. Por fim, o desempenho inferior ficou por conta do material obtido pela técnica da conformação por “spray” e laminado com redução de 50%, o qual apresentou os maiores valores de desgaste. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11328.pdf: 13067508 bytes, checksum: 886d399df69a8146f0353092e99aa16a (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11328.pdf: 13067508 bytes, checksum: 886d399df69a8146f0353092e99aa16a (MD5) / O objetivo deste trabalho foi desenvolver potenciais materiais para aplicações automotivas, em particular como insertos para assento de válvula em motores de combustão interna à gasolina. O desenvolvimento compreendeu as etapas de processamento dos materiais via metalurgia do pó, tratamento térmico, caracterização microestrutural e mecânica, usinagem e desgaste dos mesmos. O desenvolvimento objetivou principalmente a redução de custo e a aplicação de elementos menos poluentes, excluindo-se, por exemplo, a aplicação do Co devido ao seu alto custo e do Pb devido aos seus efeitos toxicológicos e prejudiciais ao meio ambiente. A realização de uma pesquisa minuciosa na busca de patentes relacionadas indicou que os materiais estudados apresentam composições particulares, e, portanto inéditas. Os resultados encontrados nos ensaios de dureza e de resistência à compressão radial nas amostras tratadas termicamente apresentaram resultados superiores aos da liga comercial atualmente em uso. Testes de usinabilidade em amostras sem tratamento térmico apresentaram comportamento similar ao da liga comercial, indicando que a usinabilidade do material praticamente não foi afetada com a mudança na composição química. Após a etapa de tratamento térmico, as ligas obtidas apresentaram valores de esforços de corte superiores aos do material comercial. Os resultados dos testes de desgaste abrasivo em amostras tratadas termicamente apresentaram menores valores de coeficientes de atrito e perda de massa em todos os casos em relação ao material comercial. Este comportamento é devido aos benefícios introduzidos pelo tratamento térmico executado e pela adição de alguns elementos resistentes ao desgaste na forma de carbonetos de Nb e Ti/W. Os resultados dos esforços de corte apresentaram boa concordância com os resultados dos ensaios de desgaste. Os materiais produzidos apresentam-se como potenciais candidatos para substituir, com vantagens, inserto para assento de válvula a base de Fe-Co em motores de combustão interna a gasolina. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP