Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-11-28Bitstream added on 2014-06-13T19:24:13Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_pcg_dr_arafo.pdf: 1253738 bytes, checksum: 5a53174fb0a297cd6d433f6e3972acca (MD5) / A suposição de que temperaturas mais elevadas do revestimento possam melhorar a fluidez sem alterar as propriedades mecânicas do titânio e suas ligas, determinou a realização deste trabalho. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da elevação da temperatura do revestimento na fluidez e na resistência à tração do Ti c.p. e da liga Ti-6Al-4V fundidos. Para o teste de fluidez, os corpos-de-prova foram confeccionados a partir de uma tela de nylon de 20 x 20 mm de comprimento com filamentos de 0,7mm de espessura. Para o teste de tração, corpos-de-prova foram confeccionados na forma de halteres com 3,0 mm no segmento central e 42 mm de comprimento. Para ambos os ensaios os corpos-de-prova foram incluidos em revestimento Rematitan Plus e fundidos em uma máquina de fundição Discovery. Foram confecionados 30 corpos-de-prova para cada teste, sendo 5 corpos-de-prova para cada uma das três temperaturas do revestimento: 430ºC (grupo controle); 480 e 530ºC. O teste de fluidez foi realizado medindo-se a extensão total dos filamentos do padrão original utilizando-se o programa de análise de imagem (Leica Qwin, Leica ) totalizando 284mm e comparado com os padrões fundidos. O ensaio de tração foi realizado na máquina de ensaios mecânicos MTS modelo 810 à velocidade de 1,0 mm/min. Os valores de fluidez e resistência à tração foram submetidas ao teste estatístico ANOVA e teste de Tukey. Para o ensaio de fluidez houve uma diferença estatisticamente significante, tanto para os metais como para as temperaturas sendo os melhores resultados obtidos na temperatura de 530ºC, em seguida a 480ºC e 430ºC, sendo para o Ti cp apenas a temperatura de 530ºC estatisticamente significante, enquanto que para a liga a diferença estatística ocorreu para as três temperaturas. Para o teste de tração houve uma diferença estatisticamente significante apenas... / The supposition of the heating temperature of investment can to improve the casting without change the mechanical properties of titanium and their alloys, determined the realization this is study. The aim of study was to evaluate the effect of the increase mold temperature of investment on the casting and tensile strengt of CP Ti and TI-6Al-4V alloy casting. For the casting test a nylon mesh pattern measuring 20x20 mm with 0,7 mm diameter filaments. For the tensile strengt test dumbbell rods, 3.0 mm in diameter at the central segment and 42 mm in length, obtained of an aluminum matrix. The specimens of CP Ti and Ti-6Al-4V alloy were invested in the Rematitan Plus investment and casting in the Discovery machine cast. Thirty specimens were obtained to each test, five samples to each an of the three temperatures of investment: 430ºC (control group); 480 and 530ºC. The castig was realized to measuring total extension of filaments the original pattern to using a image analysis program (Leica Qwin, Leica) totality 284 mm and compared with the casting patterns. The tensile strengt was measured by means of a universal testing machine, MTS model 810, at a strain of 1,0 mm/min. The values of the casting were submitted to variance analysis and Tukey test. The casting test indicated differences significant between metals and temperatures and the better results obtained on the temperature 530ºC, following 480ºC and 430ºC. For the CP Ti the temperature 530ºC presented a statistically higher, while the Ti-6aAl-4V alloy yielded statistically different all three temperatures. The tensile strengt yielded statistically different only the metals, but revealed statistically similar between the temperatures. It was concluded that increase of the temperature of investment employed the casting without change the tensile strengt, for both materials.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-16Bitstream added on 2014-06-13T20:18:22Z : No. of bitstreams: 1 goncalves_cg_me_guara_parcial.pdf: 217661 bytes, checksum: c20902856040fbee187ead0ee3cb00b5 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-06-25T13:01:15Z: goncalves_cg_me_guara_parcial.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-25T13:03:30Z : No. of bitstreams: 1 000679599_20151231.pdf: 217896 bytes, checksum: cf025ea71faace9e52cbc1051e6f88a1 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-01-04T10:26:26Z: 000679599_20151231.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-04T10:28:17Z : No. of bitstreams: 1 000679599.pdf: 1039378 bytes, checksum: fb5a9506ef24ceed88e78978a6f9f073 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo mostra as variáveis dinâmicas do processo de fundição centrífuga de cilindros de laminação, que são utilizados para realização de conformação em gaiolas de laminação. O objetivo desse estudo é analisar as principais variáveis dinâmicas do processo de fundição centrifugada de cilindros de laminação e estudar as relações entre estas variáveis. Os processos de fundição centrífuga podem ser classificados em fundição centrífuga vertical e horizontal. Para a fundição centrífuga vertical, são elaborados os envelope de carga de dois modelos de máquinas centrífugas verticais existentes na literatura, onde se consegue determinar o tipo de rolamento de apoio utilizado na máquina. Para a fundição centrífuga horizontal, são estudadas variáveis como rotação, razão G, “aspect ratio”, espessura e vibração de uma amostra de aproximadamente 1.000 cilindros de ferro fundido, aço rápido e aço alto cromo. Desta amostra, verifica-se que a causa de sucateamento de parte dos cilindros não está ligada a adoção de variáveis dinâmicas incorretas no processo. Também é visto que diferentemente do alumínio, os cilindros de ferro fundido, aço rápido e aço alto cromo exigem maior rotação quanto maior a espessura da casca fundida. / This paper shows the dynamic variable of centrifugal casting process of rolling mill rolls which are used to compress the metal in rolling mill process. The main goal is to analyze the main dynamic variable and to study its relation in the process. There are two type of centrifugal casting: horizontal and vertical. For the horizontal centrifugal casting, two load envelopes are done, being possible to determine the bearing model used on the vertical centrifugal casting machine. For the horizontal centrifugal casting, variable such as rotating, ratio G, aspect ratio, thickness and vibration are studied to a sample of 1,000 casting rolls made of casting iron, high speed steel and high chromium steel. From this sample, it is seen that the cause of scrapping is not related to incorrect adoption of dynamic variables in the process. It is also verified that differently from the aluminum, cast iron, high speed steel and high chrome steel rolls demand greater speed with the increasing the shell casting thickness.

Resumo: A conformação por consolidação com amido é uma técnica que utiliza o amido como ligante e elemento formador de poros e é usada geralmente para confecção de cerâmicas porosas. Essa técnica pertence à família dos métodos de conformação direta que utilizam moldes impermeáveis. Por outro lado, a obtenção de cerâmicas pelo método da colagem de barbotinas é extremamente conhecido e amplamente utilizado na indústria. Baseia-se no ato de verter a barbotina em moldes porosos de gesso. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um novo método para a obtenção de cerâmicas de alumina, que consiste na junção dos processos de colagem e de conformação com amido. Ou seja, suspensões contendo amido foram vertidas em moldes porosos de gesso e submetidas ao processo de gelatinização, visando a consolidação das peças e futura sinterização. Para atingir esta meta, o trabalho foi dividido em três etapas: a primeira, um estudo detalhado da conformação por consolidação com amido; posteriormente, uma análise de peças cerâmicas produzidas com a utilização de um molde com base porosa e laterais impermeáveis, a fim de gerar um gradiente de porosidade; por fim, um estudo das cerâmicas obtidas a partir do vertimento de suspensões contendo amido no teor de 10% a 40%, em moldes de gesso de consistência 70 e 90. As cerâmicas produzidas na primeira e terceira etapas foram caracterizadas por meio do ensaio de flexão por três pontos, e em determinados casos os resultados foram tratados estatisticamente pelo método de Weibull, pela determinação da porosidade aparente, baseado no Princípio de Arquimedes, por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Uma análise comparativa mostrou que as cerâmicas produzidas por este novo método proposto apresentaram maior resistência mecânica que as obtidas somente por conformação por consolidação amido ou somente por colagem. / Abstract: The formation by starch consolidation is a technique which uses the starch as a binder and porous form element and is generally used to make porous ceramics. This technique belongs to the direct consolidation methods that use mould impermeable. On the other hand, the ceramic obtained by the slip casting method is extremely known and largely used in the industry. It is based on the act of pouring the slip in cast porous moulds. This work was intended to develop a new method for obtaining alumina ceramics, that consists on joining of slip casting processes and starch consolidation, that is, suspensions containing starch were poured in cast porous moulds and submitted to the gelling process, in order to obtain the sample consolidation and future sintering. For reaching this purpose, the work was divided in three stages: the first one, a detailed study of the starch consolidation; later, an analysis of ceramic samples produced by using a mould porous base and impermeable laterals, in order to generate a porosity gradient; finally, a study of the ceramics obtained from suspension flowing containing starch of 10% to 40% content in cast mould of 70 and 90 consistence. The ceramics produced in the first and third stage were characterized by means of threepoint flexural test and in certain cases the results were statistically treated by the Weibull method, by the determination of the apparent porosity, based on Archimedes principle, by optical microscopy and scanning electronic microscopy. The comparative analysis showed that the ceramics produced by this new proposed method presented better mechanical resistance than the ones obtained only by starch consolidation or only by slip casting. / Orientador: Rogério Pinto Mota / Coorientador: Elson de Campos / Banca: Roberto Zenhei Nakazato / Banca: Eduardo Bellini Ferreira / Banca: Carlos Roberto Grandini / Banca: Mario Antonio Bica de Morais / Doutor

Orientador: Carlos Kiyan / Banca: Aélcio Zangrandi / Banca: Carlos de Moura Neto / Resumo: Este trabalho apresenta o projeto e a construção de um equipamento para a produção de lingotes de compósitos de matriz metálica, com ligas de baixo ponto de fusão, e material de reforço na forma de pó cerâmico. O equipamento pode operar em temperaturas de até 1000 °C e carga de aproximadamente 800 g de metal. Possui um sistema para agitação do metal fundido e a possibilidade de controle dos principais parâmetros, térmicos e mecânicos, do processo de fundição com agitação mecânica. São descritas as diferentes partes do equipamento, e apresentados resultados utilizando a liga Al7%Si com reforço de alumina, sem recobrimento, e em granulações diferentes. A rota utilizada envolve a fusão do metal, seguida pelo seu resfriamento até temperaturas entre as linhas liquidus e solidus, seguida pela mistura da alumina, por determinado tempo, e o reaquecimento para vazamento. O equipamento mostrou-se eficiente na obtenção de compósitos particulados. Os lingotes obtidos foram analisados por microscopia eletrônica de varredura, EDS e microscopia óptica. / Abstract: This work presents the project and construction of an equipment for synthesis of particulated metal matrix composite ingots, with low melting point, and ceramic as reinforcement material, using mechanical stir casting. The equipment can operate in temperatures up to 1000° C and loading of about 800g of metal. It has a system to stir the metal with the possibility of controling the main, thermal and mechanical, parameters of the process. Different parts of the equipament are described and results are presented by using the Al 7% Si alloy, with alumina, without recovering, and with different granulation. The process used was melting the metal followed by its cooling up to temperatures between liquidus and solidus lines, followed by the mixing of alumina and the reheating for pouring . The equipment was efficient in the obtainment of particulated metal matrix composite. The ingots obtained were analysed through electronic microscopy, EDS and optical microscopy. / Mestre

Resumo: A suposição de que temperaturas mais elevadas do revestimento possam melhorar a fluidez sem alterar as propriedades mecânicas do titânio e suas ligas, determinou a realização deste trabalho. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da elevação da temperatura do revestimento na fluidez e na resistência à tração do Ti c.p. e da liga Ti-6Al-4V fundidos. Para o teste de fluidez, os corpos-de-prova foram confeccionados a partir de uma tela de nylon de 20 x 20 mm de comprimento com filamentos de 0,7mm de espessura. Para o teste de tração, corpos-de-prova foram confeccionados na forma de halteres com 3,0 mm no segmento central e 42 mm de comprimento. Para ambos os ensaios os corpos-de-prova foram incluidos em revestimento Rematitan Plus e fundidos em uma máquina de fundição Discovery. Foram confecionados 30 corpos-de-prova para cada teste, sendo 5 corpos-de-prova para cada uma das três temperaturas do revestimento: 430ºC (grupo controle); 480 e 530ºC. O teste de fluidez foi realizado medindo-se a extensão total dos filamentos do padrão original utilizando-se o programa de análise de imagem (Leica Qwin, Leica ) totalizando 284mm e comparado com os padrões fundidos. O ensaio de tração foi realizado na máquina de ensaios mecânicos MTS modelo 810 à velocidade de 1,0 mm/min. Os valores de fluidez e resistência à tração foram submetidas ao teste estatístico ANOVA e teste de Tukey. Para o ensaio de fluidez houve uma diferença estatisticamente significante, tanto para os metais como para as temperaturas sendo os melhores resultados obtidos na temperatura de 530ºC, em seguida a 480ºC e 430ºC, sendo para o Ti cp apenas a temperatura de 530ºC estatisticamente significante, enquanto que para a liga a diferença estatística ocorreu para as três temperaturas. Para o teste de tração houve uma diferença estatisticamente significante apenas ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The supposition of the heating temperature of investment can to improve the casting without change the mechanical properties of titanium and their alloys, determined the realization this is study. The aim of study was to evaluate the effect of the increase mold temperature of investment on the casting and tensile strengt of CP Ti and TI-6Al-4V alloy casting. For the casting test a nylon mesh pattern measuring 20x20 mm with 0,7 mm diameter filaments. For the tensile strengt test dumbbell rods, 3.0 mm in diameter at the central segment and 42 mm in length, obtained of an aluminum matrix. The specimens of CP Ti and Ti-6Al-4V alloy were invested in the Rematitan Plus investment and casting in the Discovery machine cast. Thirty specimens were obtained to each test, five samples to each an of the three temperatures of investment: 430ºC (control group); 480 and 530ºC. The castig was realized to measuring total extension of filaments the original pattern to using a image analysis program (Leica Qwin, Leica) totality 284 mm and compared with the casting patterns. The tensile strengt was measured by means of a universal testing machine, MTS model 810, at a strain of 1,0 mm/min. The values of the casting were submitted to variance analysis and Tukey test. The casting test indicated differences significant between metals and temperatures and the better results obtained on the temperature 530ºC, following 480ºC and 430ºC. For the CP Ti the temperature 530ºC presented a statistically higher, while the Ti-6aAl-4V alloy yielded statistically different all three temperatures. The tensile strengt yielded statistically different only the metals, but revealed statistically similar between the temperatures. It was concluded that increase of the temperature of investment employed the casting without change the tensile strengt, for both materials. / Orientador: Gelson Luis Adabo / Coorientador: Ricardo Faria Ribeiro / Banca: Renata Garcia Fonseca / Banca: José Cláudio Martins Segalla / Banca: Lourenço Correr Sobrinho / Banca: José Gilmar Batista / Doutor

Para a garantia do bom desempenho dos fluxantes para lingotamento contínuo de aços no molde, a determinação da sua composição química é importante para garantir as propriedades necessárias para o seu perfeito funcionamento. O carbono é adicionado ao fluxante para controlar a velocidade de fusão do fluxante sobre o aço líquido, já que, se adequada, colabora para a disponibilidade de escória líquida suficiente para alimentar o intervalo existente entre a placa de aço em solidificação e o molde, garantindo a perfeita lubrificação. Neste trabalho é demonstrada a influência do efeito de duas fontes de carbono na velocidade de fusão dos fluxantes, através da utilização de uma nova concepção de forno elétrico no qual são colocados dois cadinhos vazados contendo fluxante in natura. Um dos cadinhos é utilizado para avaliação da amostra de referência. O desenvolvimento das reações de fusão do fluxante com o aumento da temperatura resulta em uma escória que, em função de sua fluidez, gera o escorrimento da massa fundida a uma taxa característica, a qual é registrada em um gráfico de massa x temperatura. Desta forma, é demonstrada a eficiência do uso deste equipamento para avaliação da velocidade de fusão, e da influência da fonte e teor de carbono, possibilitando a avaliação de diferentes alternativas de composições. Os ensaios de microscopia com aquecimento e análises térmicas também foram utilizados. / In order to assure good performance of mould flux for continuous casting of steel, the chemical composition definition is important to guarantee the properties needs to its perfect behavior in the mould. Carbon is added to the mould flux to control the melting rate, since this property is related to the availability of liquid slag to fill in the gap between the solidified steel and the cupper wall that assure a perfect lubrication. This work presents the influence of two carbon sources evaluated by an apparatus designed for testing the melting rate of mould fluxes. It is an electric resistance furnace in which two perforated at the bottom crucibles contain flux sample in natura. One of the crucibles is used for the reference sample. As the temperature increases and the melting of the flux takes place, liquid slag starts dropping from the crucible, which is attached to a load cell. Weight losses and temperature are simultaneously recorded and a plot of mass (grams) versus temperature (degree Celsius) is produced. The effect of carbon content of the flux mixtures on the melting rate has been investigated. The heating microscope and thermal analysis were also evaluated.

Vidros metálicos maciços fazem parte de um novo grupo de materiais de características distintas das ligas metálicas convencionais. O processamento dessas ligas ainda não foi bem consolidado nos centros de pesquisa brasileiros devido à dificuldade de processamento. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema de síntese e coquilhamento para a obtenção de vidros metálicos maciços. O sistema foi avaliado quanto ao desempenho e repetibilidade das amostras. A liga Cu46Zr42Al7Y5, formadora de vidro, foi processada e analisada através da caracterização por difração de raios-X (DRX), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foram obtidas duas amostras com estrutura totalmente amorfa em espessuras médias de até 1,5 mm e uma amostra com aproximadamente 5,5 mm de espessura amorfa. A temperatura de transição vítrea observada foi igual às relatadas na literatura científica. Assim, o sistema desenvolvido mostrou-se eficiente para o controle da atmosfera, resfriamento rápido das amostras e outras variáveis que são obrigatórias para o sucesso na formação de estruturas amorfas em ligas por fundição. / Bulk metallic glasses are new materials with different features in comparison with conventional metallic alloys. The processing techniques of such alloys are still not consolidated in Brazilian research centers because of inherent processing difficulties. This work describes the development of a system for the synthesis and casting of bulk metallic glassy samples. The system was evaluated by its performance and alloys repeatability. The Cu46Zr42Al7Y5 alloy was processed and analyzed for the formation of amorphous structure through X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). It was produced two samples with fully amorphous structure at average thickness of 1.5 mm and one sample reaching around 5.5 mm of fully glassy structure. The same glass transition temperature reported on scientific literature was found in the alloys processed in the present work. Thus, the system has shown efficiency on atmosphere control, sample quenching and others important variables that are, by default, necessary to succeed in amorphous structure formation.

Orientador: Guilherme Elias Pessanha Henriques / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-05T02:52:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torres_JoseWalterMurta_M.pdf: 1252099 bytes, checksum: 8a9ecb06692b975d77a7808edbe5eeec (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Padrões de fundição de restaurações protéticas metálicas são usualmente confeccionados em cera. Todavia, especula-se que possa haver aumento nos valores de desajuste marginal, causado por alterações dimensionais ocorridas quando da remoção dos padrões previamente à inclusão em revestimento. Assim, a resina acrílica quimicamente ativada tornou-se uma opção e seu uso rotineiro em laboratórios comerciais. O titânio possui propriedades como biocompatibilidade, baixa condutividade térmica, baixo custo e alta resistência mecânica, tornando-se o material preferido para implantes e o foco de inúmeros estudos visando seu uso em restaurações e coroas protéticas. Visando o menor desajuste marginal possível é recomendado pelo fabricante do sistema de fundição de titânio o uso de cera para a confecção dos padrões, não havendo avaliações do uso de resina acrílica para este fim. Foi propósito deste estudo comparar o desajuste marginal de coroas unitárias fundidas em titânio comercialmente puro (Ti CP - Tritan; Dentaurum, Alemanha), utilizando-se cera (como controle) e as resinas acrílicas Duralay (Reliance Dental Mfg, Co., EUA) e Pattern Resin (GC America Inc., EUA) na confecção dos padrões. Dez dentes bovinos foram preparados para restaurações tipo coroa total, moldados com silicone e replicados em gesso tipo IV. Dez padrões de fundição com 0,7 mm de espessura foram confeccionados para cada grupo (n=10). As coroas foram fundidas em titânio comercialmente puro em máquina de fundição por plasma e vácuo. Após a fundição, as coroas foram removidas do revestimento e ajustadas nos troquéis e nos dentes correspondentes. Para a leitura dos desajustes marginais foi utilizado um microscópio de medição com precisão de 0,5µm, sendo efetuadas 3 leituras em cada conjunto padrão/dente preparado. Os valores obtidos foram tabulados e submetidos à análise de variância e ao teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade. Foram verificados desajustes de 151µm para as coroas fundidas a partir dos padrões em cera, de 153µm para os padrões obtidos em resina Duralay e de 165µm para as fundições obtidas por padrões em resina Pattern. Não foram verificadas diferenças significativas entre os grupos avaliados, estando estes dentro de valores próximos a 150µm / Abstract: Patterns for casting metallic restorations are usually obtained from wax. However, it is speculated that increased marginal misfits could be created caused by dimensional changes during the removal of the pattern from the cast. Therefore, chemically activated acrylic resin is a routinely option in dental commercial laboratories. The characteristics of titanium include biocompatibility, low thermal conductivity, low cost and high mechanical resistance becoming the material of choice for implants and the focus of innumerous studies in prosthetic field such as crowns. To obtain the lowest marginal misfit in crowns, it is recommended that titanium appliances should be cast using wax as pattern, with no evaluation on the use of acrylic resin for this purpose. The aim of this study was to compare the marginal adjustment of crowns cast in commercially pure titanium (CP Ti - Tritan; Dentaurum, Germany)using wax (control), and the acrylic resins Duralay (Reliance Dental, Mfg Co., USA) and Pattern Resin (GC America Inc., USA) as patterns. Ten bovine teeth were prepared for full crown restorations. Impressions were made in silicone material and replicated in type IV dental stone. Ten 0.7 mm-casting patterns were made for each groups. The crowns were cast in CP Ti in a plasma-vacuum casting machine. After casting, the crowns were removed from the investment and adjusted on the respective preparation. For the marginal misfit readings, a 0.5µm-traveling microscope was used. Three readings were taken from each crown-preparation interface. The means were calculated and submitted to analysis of variance and Tukey test at 5% probability lever. Misfits of 151µm were obtained for the crowns cast using wax as patterns; 153µm when Duralay was used; and, 165µm for the crowns made from Pattern Resin. No significant differences were seen among the groups, and the values about 150µm / Mestrado / Protese Dental / Mestre em Clínica Odontológica

Orientador: Rubens Caram Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:50:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_PauloEduardoLeite_M.pdf: 3749651 bytes, checksum: 89146f069c1475908f7a217f78acae9a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O uso de ligas de titânio do tipo ß na fabricação de dispositivos ortopédicos tem aumentado continuamente nos últimos anos. Dentre as ligas do tipo ß promissoras como biomaterial destacam as ligas Ti-Nb. Nesse sistema, a precipitação indesejada da fase 'ômega' é comum e uma maneira de evitá-la é com a adição de Sn. Assim, este trabalho teve como objetivo examinar o processo de fundição de ligas Ti-30Nb (% em peso) com adições de 2, 4, 6, 8 e 10 % em peso de Sn. O trabalho foi elaborado a partir da preparação das amostras em forno a arco voltáico, seguido de conformação por processo de fundição por centrifugação e caracterização química, microestrutural e mecânica. Os resultados obtidos permitem concluir que amostras com geometrias medianamente complexas podem ser obtidas pelo processo de fundição por centrifugação. O uso de molde de cobre evita qualquer reação entre o fundido e as paredes do molde, bem como resulta em ótimo acabamento superficial. A solidificação das ligas Ti-Nb-Sn em molde de cobre resultou em microestrutura com caráter dendrítico acentuado. Observou-se que enquanto o Sn é segregado para regiões interdendríticas e o Nb concentra-se nos ramos dendríticos. No caso do processamento da Liga Ti-30Nb, a elevada taxa de resfriamento imposta pela solidificação em molde de cobre produz microestrutura formada pela martensita ortorrômbica (a"), pela fase ß e pela fase 'ômega'. À medida que o Sn foi adicionado à liga Ti-30Nb, observou-se a supressão da fase 'ômega' e também, a diminuição da fração volumétrica da fase martensítica. A análise por difração de raios-X também permitiu examinar o efeito do Sn nos parâmetros de rede da fase ß. Ensaios de dureza, de medidas de módulo de elasticidade e de ensaios de compressão mostraram que a adição de Sn resulta em comportamento mecânico que é coerente com a variação do parâmetro de rede da fase ß. / Abstract: The use of ß-type titanium alloys in the manufacture of orthopedic devices has increased steadily in recent years. Among the promising ß-type alloys to be applied as biomaterial are the Ti-Nb alloys. In the Ti-Nb system, the unwanted precipitation of 'ômega' phase is common and a way to avoid it is with the addition of Sn. Thus, this study aimed to examine the casting process of Ti-30Nb alloy (wt.%) with additions of 2, 4, 6, 8 and 10 wt% Sn. This work was carried out by preparing samples in arc furnace, forming by using centrifuge casting process and chemical, microstructural and mechanical characterization. The results obtained allowed concluding that samples with moderately complex geometries can be obtained by centrifuge casting process. The use of copper mold prevents any reaction between the melt and the mold walls, and results in excellent surface finishing. The solidification of Ti-Nb-Sn alloys in copper mold resulted in microstructure with pronounced dendritic character. It was observed that while the Sn is segregated to interdendritic regions, the Nb is concentrated in the dendritic branches. In the case of the Ti-30Nb alloy processing, the high cooling rate imposed by cast in copper mold produced a microstructure formed by orthorhombic martensite, ß phase and 'ômega' phase. As Sn is added to the Ti-30Nb alloy, it was observed the 'ômega' phase suppression as well as the decrease of the volume fraction of martensitic phase. X-ray diffraction analyses also made possible to examine the effect of Sn addition on the ß phase lattice parameters. Hardness tests, measurements of elastic modulus and compression tests showed that the addition of Sn results in mechanical behavior that is consistent with the variation of the ß phase lattice parameters. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Aluminium alloys have been seen a dramatic increase in transport manufacturing in past two decades. This is primarily driven by the achievement of effective weight-savings, increased vehicle fuel efficiency and reduced CO2 emissions in transport. One of the significant progresses in most recent years has been in the application of aluminium-intensive car body structure, in which the manufacturing of thin wall castings with improved ductility is one of the critical issues. High pressure die casting (HPDC) is a fast and economical near-net shape manufacturing method to produce thin wall components. Therefore the application of HPDC process to make thin wall structural components for aluminium-intensive car body structure is one of the most challenges in recent development. However, the currently available die cast aluminium alloys are unable to fulfil this requirement because of the insufficient ductility, which is essential for joining castings with sheets and extruded parts. This has become critical in further development and extensive acceptance in car manufacturing industry. Generally, the mechanical properties of die castings are determined by alloy composition, defect levels and microstructure in the castings. In the present study, the significant achievement is the development of Al-Mg-Si-Mn alloy for HPDC process to provide improved ductility in die castings in order to satisfy the requirement of mechanical properties, in particular ductility for the application in automotive body structure. Starting from the thermodynamic analysis and CALPHAD (Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry) modelling of Al-Mg-Si system for solidification and phase formation, the alloy composition was optimised using international standard tensile samples to review the effect of various alloying elements on the mechanical properties. Another achievement is the understanding of the solidification and microstructural evolution, the relationship between the microstructure and mechanical properties, and the strengthening mechanisms in the developed alloy. The solidification behaviour in the shot sleeve and in the die cavity was examined for the formation of the primary α-Al phase, eutectic Al-Mg2Si phases in the alloy. The morphology, size and size distribution of the primary α-Al phase were characterised under different solidification conditions. The growth morphology of the primary α-Al phase formed in the shot sleeve and in the die cavity was analysed using the Mullins-Sekerka instability theory and the growth rate of eutectic Al-Mg2Si phases during solidification was calculated using Jackson-Hunt theory. Still another achievement is the study of the effect of Mn and Fe on the morphology, size and distribution of various Fe-rich compounds in the Al-Mg-Si alloy produced by HPDC process. The assessment was associated with the mechanical properties of yield strength, ultimate tensile strength and elongation with different Fe and Mn contents. CALPHAD modelling of multi-component Al-Mg-Si-Mn-Fe and Al-Mg-Si-Fe systems was studied to find out the effect of Fe impurity in the Al-Mg-Si alloy. The precise accumulation of iron during HPDC using fully recycled materials was examined to predict the maximum cycles to produce castings with required mechanical properties. The strengthening mechanism and the relationship between the microstructure and mechanical properties are explored in the alloy made by secondary materials. Furthermore, the effect of nickel on the microstructure and mechanical properties of the die-cast Al-Mg-Si-Mn alloy was also studied in association with the formation of Ni-rich intermetallics during solidification in the die-cast Al-Mg-Si-Mn alloy containing different Ni contents. The final achievement is the understanding of the repeatability of die castings made by the new alloy with industrial scale components. The tensile properties of standard samples that were obtained directly from HPDC process and made by the machined die castings at different locations were further assessed for the reproducibility of casting components made by the Al-Mg-Si-Mn alloy. The distributions of yield strength, ultimate tensile strength and elongation of the tensile samples were analysed by the average values with standard deviations and by the Weibull statistical model with three parameters. The correlations between the mechanical properties and the microstructural features, porosity levels and fracture morphology were investigated for the different types of samples. It was found that three-parameter Weibull analysis was capable of analysing the reproducibility of die cast components and the scattering of tensile properties was mainly due to the presence of porosity and non-uniform microstructure in the die-castings.