Made available in DSpace on 2018-08-01T22:29:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_6204_.pdf: 978406 bytes, checksum: 35fdd2440f55189141563a7d979919e3 (MD5) Previous issue date: 2012-10-30 / Usando o método Teoria do Funcional da Densidade (DFT Density Funcional Theory), realizamos um estudo sistemático das propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas do composto Ni2MnGa quando átomos de Ga são substituídos gradativamente por átomos de Sn. Como principais resultados, observamos que nas ligas Heusler Ni2MnGa1-xSnx (0 ≤ x ≤ 1), a substituição de Sn influencia diretamente no volume da célula da fase cúbica L21. Particularmente, observamos que, do ponto de vista de uma única célula convencional, há uma distorção tipo tetragonal da célula unitária devido ao tamanho do átomo de Sn, mas, em média (em todas as direções de ocupações), o que observamos é um aumento linear do parâmetro de rede (ou do volume da célula L21) reduzindo as tensões internas, responsáveis pela transformação de fase martensítica observada na liga Heusler Ni2MnGa. A substituição de Sn favorece, por um lado, um aumento no momento magnético dos átomos de Mn nos sítios 4(a) da fase L21, mas, por outro lado, leva a uma diminuição dos momentos magnéticos dos átomos de Ni. Esses comportamentos dos momentos magnéticos do Ni e do Mn geram uma redução gradual no momento magnético total das ligas Heusler Ni2MnGa1-xSnx em acordo com a observação experimental de que a magnetização da fase L21 decresce com o aumento da concentração de Sn. Levando em conta efeitos de desordens químicas entre os átomos de Mn e Ga (ou Sn) nos compostos puros Ni2MnZ (Z = Ga ou Sn), determinamos a configuração de spins mais provável para os estados antiferromagnéticos (AF-BII). Além disso, demonstramos que na liga Heusler Ni2MnGa os estados antiferromagnéticos são energeticamente mais favoráveis do que no composto Ni2MnSn, explicando talvez a existência da transformação de fase martensítica observada no composto com Ga e ausência no composto com Sn.

Este trabalho tem por objetivo o estudo do efeito memória de forma (EMF) em ligas à base de cobre, na busca da compreensão dos parâmetros que controlam o fenômeno, visando estabelecer características determinantes dos aspectos teóricos e experimentais para futuras pesquisas nesta área. As ligas CuSn, CuZn, CuZnAl, foram as escolhidas para este estudo, em que pese a importância atual das ligas à base de cobre tanto na área de pesquisa de novos materiais funcionais, como no desenvolvimento de produtos de interesse industrial. As ligas foram fundidas em forno a óleo em atmosfera ambiente e vazadas em lingoteiras de aço. Foram retiradas amostras dos lingotes obtidos, para análises químicas (verificação das composições das ligas). A seguir, foram preparadas amostras para análises metalográficas visando observação dos aspectos macro e microestruturais. As amostras foram, então, laminadas na temperatura de recristalização de cada liga, para cada passe de laminação realizado, e submetidas a tratamentos térmicos na busca da obtenção do efeito memória de forma, cujos resultados foram medidos e analisados. Das ligas estudadas, somente a liga CuZnAl apresentou efeito memória de forma.

Foram estudados os processos de trefilação de duas ligas de NiTi denominadas VIM66 (martensítica) e VIM68 (austenítica) à temperatura ambiente. O forjamento rotativo e a trefilação convencional em máquina monoblocodeformando se barras de 15 mm de diâmetro até fios 2,56 mm comprovaram a viabilidade dos dois processos. Os fios de diâmetro 2,56 mm, solubilizados a 850 C por 15 minutos, foram trefilados sem recozimentos intermediários até a ruptura na máquina Instron à25, 50, 100, e 150 C. Os melhores resultados foram 8 passes para a liga VIM66 a 25 C e 11 passes para a liga VIM68 passes a 100 C resultando respectivamente em diâmetros finais de 1,476 mm (RA= 70,19 %) e 1,146 mm (RA de 81,45 %). As curvas tensão-deformação apresentavam uma única tensão de escoamento (material convencional)quando ensaiadas acima de MDe dupla tensão de escoamento (material com EMF) quando abaixo de MD. Independente da liga verificou-se que o trabalho de trefilação (wt) para pequenas deformações (1P) aumenta com o aumento da temperatura; é constante para deformações intermediárias (2P) e decresce para deformações maiores (>3P), isto é, para pequenas deformações prevalecem as características de ligas com EMF e para deformações maiores, as de um material convencional. Nas temperaturas ensaiadas, o trabalho uniforme (wu) foi no máximo de 50% do trabalho total de trefilação (wt), isto é, no máximo 50% da energia é utilizada para deformar efetivamente o material. Como resultado prático, este trabalho mostrou que para um alto grau de deformação, como no processo de trefilação, é desejável que a operação seja feita em temperaturas altas independente do estado termodinâmico da liga.

As ligas com efeito de memória de forma, em especial a liga NiTi, têm uma gama considerável de propriedades térmicas e mecânicas que possibilitam diversas aplicações em áreas como a aeroespacial, a robótica, a medicina etc. Como a maioria das aplicações é realizada com o material na forma de fios, é importante que a transformação martensítica, a base do efeito de memória de forma, seja considerada nos processos de produção dos mesmos. A trefilação é geralmente a etapa final da produção de fios e as características destes podem ser ajustadas ou modificadas, variando-se parâmetros do processo, como a temperatura de trefilação, a redução de área por passe e o ângulo da fieira, além de características intrínsecas, como a composição química e o teor de impurezas. Nesta tese, duas ligas foram consideradas, uma rica em níquel (Ti - 50,67%at. Ni) e outra quase-equiatômica (Ti - 50,04%at. Ni), oriundas de lingotes produzidos em forno de indução a vácuo. Os ensaios mecânicos e de trefilação foram realizados em uma máquina universal de ensaios mecânicos especialmente preparada. Além disso, técnicas de caracterização, como calorimetria diferencial de varredura e microindentação, foram utilizadas. Foi possível avaliar as influências da transformação de fase no processo de trefilação e as influências do processo de trefilação sobre as propriedades termomecânicas de ligas de NiTi. Como destaque desta tese, está em evidência a transformação de fase durante a trefilação resultando em um trabalho volumétrico extra (de trefilação) denominado de trabalho volumétrico de transformação de fase, wt. Além disso, mostrou-se que o trabalho de deformação elástica da fase induzida também deve ser considerado. Na liga com composição quase-equiatômica, verificou-se que a temperatura de pico de transformação martensítica direta diminui em 10,8C, quando se aumenta o ângulo de trefilação de 6 para 36 e mantêm-se constante a quantidade de trabalho a frio e as condições de tratamento térmico.

Propostas nos anos 80, ligas do sistema Ni-Ti-Nb apresentam ampla histerese de memória de forma, conveniente para dispositivos de montagem cuja aplicação típica aeroespacial é no acoplamento de tubos. As temperaturas de transformação são ajustadas e a temperatura ambiente posiciona-se no meio da histerese de transformação. O mecanismo de aumento da histerese e o papel do nióbio, dissolvido na matriz ou precipitado como ?-Nb, ainda é objeto de especulação. Pretende-se, com esse trabalho, contribuir para o esclarecimento do fenômeno da ampliação da histerese e do papel do nióbio nessa ampliação. Foram elaboradas ligas com 3%at.Nb, 6%at.Nb e 9%at.Nb, com relação Ni:Ti constante e igual a 1,07. Das ligas foram fabricadas tiras que foram solubilizadas e envelhecidas (a duas temperaturas e por dois intervalos de tempo cada composição). Foi feita caracterização microestrutural desde a estrutura bruta de fusão até a tira envelhecida. Foram medidas temperaturas características e foram feitos ensaios de recuperação de forma. A complexa estrutura bruta de fusão evoluiu para estrutura conformada simples. Níquel, titânio e nióbio distribuem-se por quatro microconstituintes na estrutura bruta de fusão: matriz NiTi, partículas ?-Nb, componente eutético (NiTi + ?-Nb) e intermetálico enriquecido em titânio Ti3(Ni,Nb)2. Após conformação a quente, a estrutura reduz-se à matriz NiTi e partículas ?-Nb, com partículas enriquecidas em titânio remanescentes. Não foi possível identificar microconstituintes de pequena fração volumétrica por técnicas de raios-X. Em nenhuma liga foi atingido estado monofásico após solubilização. Há remanescentes enriquecidos em nióbio e outros enriquecidos em titânio e observa-se aumento de nióbio e diminuição de titânio na matriz. A histerese aumenta linearmente com o teor de nióbio nas amostras solubilizadas. Após envelhecimento, observa-se diminuição de titânio, pelo aumento de precipitados enriquecidos neste elemento. A histerese nas amostras envelhecidas quase sempre aumenta, possivelmente pelo aumento da distorção do reticulado (provocado pela precipitação de segunda fase), que reduz a energia elástica disponível para a reação reversa. A resistência mecânica foi afetada pelo envelhecimento mais expressivamente na liga 9% Nb, possivelmente pela precipitação de fases precursoras de Ni3Ti. O envelhecimento diminuiu a deformação permanente e aumentou a recuperação elástica. Aumentou também o grau de recuperação de forma em relação às amostras solubilizadas e diminuiu a histerese, possivelmente pela diminuição da estabilidade da martensita pelo alívio de tensões elásticas introduzidas na pré-deformação. É razoável a expectativa de aumento de histerese para teores crescentes de nióbio dado o mecanismo estar associado à deformação das partículas ?-Nb distribuídas na matriz. A variação da histerese da liga 9% Nb ficou abaixo do esperado, possivelmente, devido aos problemas ocorridos na fabricação das tiras. Há indicações de que houve alteração microestrutural e de composição química da matriz após deformação sub-zero, as quais parecem ter sido mais relevantes para maiores teores de nióbio. Sugere-se que a passagem das interfaces austenita/martensita ou entre variantes de martensita, associada à tensão aplicada, promoveria reorganização dos átomos do reticulado que, ao final do processo, resultou nas alterações. Estudos específicos devem ser conduzidos para esclarecimento do fenômeno observado.

Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-09-21T18:32:48Z No. of bitstreams: 1 TeseEMM.pdf: 4177729 bytes, checksum: cabb6cb463e42cd06627cfd201d93244 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:35:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEMM.pdf: 4177729 bytes, checksum: cabb6cb463e42cd06627cfd201d93244 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:35:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEMM.pdf: 4177729 bytes, checksum: cabb6cb463e42cd06627cfd201d93244 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T18:35:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseEMM.pdf: 4177729 bytes, checksum: cabb6cb463e42cd06627cfd201d93244 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Shape memory alloys (SMA) have some exceptional properties such as the shape memory effect and the superelasticity. Both are associated with a martensitic/austenitic phase transformation. Alloys of the system Cu-Al-Ni, Cu- Zn-Al and NiTi belong to this class of material. The interest in the study of Cubased SMA arises from the fact that they are cheaper than NiTi and might achieve better properties in specific applications. Considering the presented facts, the aim of the thesis is to understand the phase transformation and its features such as the stabilization and hysteresis using thermoelastic thermodynamics and a theory of the compatibility between the austenite and martensite for the system Cu-Al-Ni. This system attracts attention of the scientific community because it is a good candidate in the application of high temperature shape memory alloys (HTSMA), working above 100 oC. Another aim of the thesis is to evaluate the mechanical and functional properties of one alloy processed by spray forming, which was selected based in on the previous study. Important correlations were observed on the thermodynamics and crystallographic compatibility with the phase transformation characteristics of the system Cu-Al-Ni, which also enabled the production of an alloy with good functional properties regarding the shape memory effect. / As ligas com memória de forma (LMF) possuem propriedades interessantes, como o efeito de memória de forma e o efeito da pseudoelasticidade, que são advindas de uma transformação de fase do tipo austenita/martensita. Dentre as ligas que apresentam estas propriedades, encontram-se as dos sistemas Cu-Al-Ni, Cu-Zn-Al e NiTi. O interesse em estudar as ligas a base de Cu vem do fato de que estas podem apresentar certas vantagens em relação às ligas a base de NiTi, tanto pelo custo reduzido dos elementos da liga e de processamento, como pela alto potencial de atingir melhores propriedades funcionais em aplicações específicas. Considerando essas questões, o objetivo da presente tese é o entendimento das transformações de fase martensíticas termoelásticas e suas características como estabilização e histerese, através de teorias de concentração de elétrons de valência, termodinâmica de transformação termoelástica e teorias de compatibilidade das fases austeníticas e martensíticas para as ligas do sistema Cu-Al-Ni com adições de outros elementos. Este sistema é de interesse da comunidade científica pelo fato de ser um bom candidato na utilização de ligas com memória de forma a altas temperaturas (acima de 100 oC). Um segundo objetivo desta tese é a avaliação das propriedades mecânicas e funcionais de uma liga processada por conformação por spray e que foi selecionada baseando-se nos critérios estudados anteriormente. Foram observadas importantes correlações entre os fatores termodinâmicos e de compatibilidade cristalográfica aqui estudados e as características de transformação de fase em ligas do sistema Cu-Al-Ni, o que permitiu também a produção de uma liga com boas propriedades funcionais no que tange o efeito com memória de forma.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2088352 bytes, checksum: ad24a5334ca280d092928b638e5dac4f (MD5) Previous issue date: 2009-08-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents a study on strain-induced martensitic transformation at room-temperature and 57°C in Cu - 11.8% Al - 0.6% Be alloy, which it is not only presented as austenitic at room temperature, but also it is deformed in martensitic state and it returns to its normal state when the load application is finished. Through this work, it is possible to quantify the residual deformation after interruption of the applied load during tensile testing, and maintaining the load for certain periods of time. The techniques used during this study were: X-ray diffraction, draw, optical microscopy, DSC. Statistical studies were carried out in order to achieve greater accuracy in interpretation of results. / Este trabalho apresenta um estudo relativo à transformação martensítica induzida por tensão à temperatura ambiente e a 57ºC em uma liga Cu 11,8% Al 0,6% Be, a qual se apresenta como austenítica a temperatura ambiente e quando deformada apresenta-se no estado martensítico e cessando a aplicação da carga, a mesma retorna ao estado inicial. Através deste trabalho é possível quantificar a deformação residual depois de cessada a carga aplicada durante ensaio de tração, bem como da manutenção da carga por determinados períodos de tempo. As técnicas utilizadas para o presente estudo foram: difração de raios-X, tração, microscopia óptica, DSC. Estudos estatísticos são realizados com o objetivo de alcançar uma maior precisão na interpretação dos resultados obtidos.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2254772 bytes, checksum: 66f41c9370b200bbab8ed307f9eaac84 (MD5) Previous issue date: 2010-08-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work represents an experimental study on the influence of chromium on microstructure and thermomechanical properties in alloys Cu-Al-Be with shape memory effect. The chemical compositions of these alloys are Cu-11,8Al-0,6Be-XCr; X = 0,1, 0,2, 0,3, 0,5 and 0,05 (wt%). The samples were analyzed by optical microscopy to determine the average grain size, and then subjected to tensile testing at room temperature for values of stress and strain, determination of transformation temperatures of martensitic and austenitic phases via analysis by DSC, which showed lower compared to alloys without Cr and in addition the samples were subjected to hardness testing. From this data it was found that the addition of chromium as grain refiners improved the mechanical properties of the alloy studied. / Neste trabalho foi realizado um estudo experimental sobre a influência do cromo na microestrutura e propriedades termomecânicas em ligas Cu-Al-Be com efeito memória de forma. As composições químicas destas ligas são Cu-11,8Al-0,6Be-XCr; X = 0,1; 0,2, 0,3, 0,5 e 0,05 (% em peso). As amostras foram submetidas à análise por microscopia óptica para determinar o tamanho médio dos grãos, sendo, em seguida, submetidas ao ensaio de tração em temperatura ambiente para obter valores de tensão e deformação, determinação das temperaturas de transformação das fases martensítica e austenítica via analise por DSC, as quais apresentaram mais baixas, em relação às das ligas sem Cr e como complemento as amostras foram submetidas ao ensaio de dureza. A partir deste dados, foi verificado que a adição cromo como refinadores de grão melhorou as propriedades mecânicas da liga estudada.

Submitted by Victor Hugo Albuquerque Rizzo (victor.rizzo@ufpe.br) on 2015-04-15T12:25:57Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Karla Carolina Alves da Silva.pdf: 2857670 bytes, checksum: 1d6098b7997ac56c72a9850923c885f6 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-15T12:25:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Karla Carolina Alves da Silva.pdf: 2857670 bytes, checksum: 1d6098b7997ac56c72a9850923c885f6 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / CNPq / As ligas com memória de forma (LMF) destacam-se por apresentar propriedades especiais, com ênfase para recuperação de forma, possibilitando seu emprego em diversas aplicações tecnológicas. Esses materiais podem ser integrados a uma matriz polimérica, agindo como um reforço, constituindo então uma nova classe de matérias, chamada de Compósitos Inteligentes, que têm despertado interesse por sua versatilidade na criação de microatuadores e/ou sensores. Esses novos materiais desafiam a ciência por ainda estar em fase embrionária e unir a complexidade das LMF com a dos compósitos. A primeira etapa deste trabalho consistiu em selecionar o tratamento térmico adequado para as ligas com memória de forma, visto que essa seleção determina o intervalo de temperatura ao qual o microatuador pode trabalhar. Para isso foi realizada a calorimetria diferencial de varredura, em seguida a seleção, os fios tratados receberam um treinamento termomecânico para obtenção do efeito memória de forma reversível e assim executar o movimento pretendido para o microatuador. Após essa etapa, dois compósitos foram desenvolvidos para testar qual se adequaria as exigências do microatuador, um formado por resina epóxi e fios de Ti-Ni e outro constituído por silicone, resina epóxi e fios de Ti-Ni. Esses compósitos, o silicone acético, a resina epóxi e os fios de nitinol foram submetidos a ensaio de tração e posteriormente foram submetidos a caracterização microestrutural - a microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV) - com o intuito principal de analisar nos compósitos a interface entre os materiais que os constituem. Os compósitos também foram analisados com realização ao deslocamento linear, com o auxilio de um sensor LVDT, para verificação da flexibilidade dos mesmos. Dentre os materiais criados, buscou-se aquele que melhor atendesse as solicitações do microatuador pretendido, analisando características como: transformação martensítica, histerese térmica, flexibilidade e interface.

Neste trabalho, estudaram-se os mecanismos de desgaste por deslizamento dos aços AISI 304 e AISI 316 em função da carga normal (de 6 N a 20 N) e da velocidade tangencial (de 0,07 m/s a 0,81 m/s). De acordo com o planejamento fatorial 23, realizaram-se ensaios de desgaste em equipamento convencional, do tipo pino-contra-disco. Foram usadas técnicas de análise das superfícies e das partículas após o desgaste: microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X, espectroscopia Mössbauer, rugosidade, temperatura e dureza instrumentada. Concluiu-se que os mecanismos de desgaste por deslizamento para os aços AISI 304 e AISI 316 são dominados pela deformação plástica (desgaste por oxidação de partículas metálicas, desgaste adesivo e desgaste misto). A variação da taxa de desgaste dos dois materiais dependeu do efeito da interação entre os níveis de carga normal e velocidade tangencial. Por meio do planejamento composto central, foi possível obter um modelo empírico da variação da taxa de desgaste em função da carga normal e da velocidade. / In this work, sliding wear mechanism of AISI 304 and AISI 316 austenitic stainless steels were studied as a function of the applied load (from 6 N to 20 N) and the tangential velocity (from 0.07 m/s to 0.81 m/s). Following the 23 factorial design, wear experiments were performed using a conventional pin-on-disc machine. Worn surfaces and wear debris analysis techniques were used: scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy, stylus profiling, surface temperature measurement and instrumented indentation. Plasticity-dominated wear (metallic debris oxidation, adhesive wear and mixed wear) are the sliding wear mechanisms for AISI 304 and AISI 316 steels. The wear rate behavior depended on interaction effect between applied load and tangential velocity. An empirical model of wear rate as a function of applied load and tangential velocity was obtained by means of the central composite design.