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Mémoire (M.Eng.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1998. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (D.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2004. / Bibliogr.: f. [252]-266. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No presente trabalho quatro ligas Al-Si hipereutéticas, três das quais foram produzidas por conformação por \"spray\" e a outra por fundição, foram caracterizadas quanto a textura, dureza, microestrutura e resistência à corrosão em meio de condensado sintético automotivo (CSA). Duas das ligas conformadas por \"spray\" foram retiradas de camisas de cilindro e a outra de um pré-formado obtido em laboratório. A conformação por \"spray\" envolve a atomização de uma liga e a deposição de gotículas em um substrato, antes mesmo que todas se encontrem no estado sólido. Este processo permite a obtenção de materiais que se caracterizam por uma microestrutura livre de macrossegregações e bastante refinada, implicando melhor trabalhabilidade a quente. A caracterização da microestrutura das quatro ligas hipereutéticas revelou a presença de porosidades na liga obtida em laboratório, e microestrutura com distribuição homogênea de precipitados primários nas três ligas conformadas por \"spray\". A microestrutura de uma das ligas apresentou-se muito diferenciada, com a presença de eutético, sugerindo que esta foi fabricada por fundição. Nas camisas de cilindro foram feitas medidas de rugosidade, e em todas as ligas foram realizados ensaios de microdureza. A liga conformada por \"spray\" e obtida em laboratório foi laminada a quente e a frio. Foram realizados também estudos de textura, para tentar estabelecer uma correlação entre todas as ligas quanto ao processo de fabricação. A avaliação da textura indicou que a presença de fases de silício primário, finamente distribuídas impedem o aparecimento de texturas típicas de deformação de ligas de alumínio, mesmo após severas deformações, como as necessárias para a transformação de pré-formados em tubos que originam as camisas de cilindro. As medidas de rugosidade indicaram características próprias do acabamento superficial usado para a produção das camisas, por brunimento ou por ataque químico. Os ensaios de microdureza apresentaram variações de acordo com as rotas de fabricação sendo que a liga eutética apresentou os maiores valores de microdureza em comparação às ligas conformadas por \"spray\". Todas as ligas foram avaliadas quanto a resistência à corrosão por ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica em dois meios, CSA com pH 3,3 e CSA com pH 11. As quatro ligas hipereutéticas estudadas apresentaram mecanismo de corrosão similar em condensado sintético automotivo (CSA) pH 3,3. Em todas ocorreu o ataque intenso da matriz de alumínio e as partículas de silício primário atuaram como regiões catódicas. A liga 2 apresentou maior resistência à corrosão entre todas as ligas ensaiadas, tanto em CSA pH 3,3 como em pH 11. Neste último meio, uma camada de produtos de corrosão formou-se sobre todas as ligas, e os resultados indicaram mecanismos diferentes para o ataque da matriz de Al e para o crescimento da camada depositada na superfície das ligas estudadas. O ataque da matriz da liga 2 neste meio foi aparentemente mais lento do que sobre as demais ligas, com a formação de uma camada mais compacta de produtos de corrosão, estabelecendo um controle por difusão dos processos interfaciais para maiores períodos de ensaio. A camada formada sobre as demais ligas neste meio apresentou-se mais defeituosa, e nestas ocorreu também menor controle da velocidade das reações interfaciais por processos difusionais. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

No presente trabalho quatro ligas Al-Si hipereutéticas, três das quais foram produzidas por conformação por \"spray\" e a outra por fundição, foram caracterizadas quanto a textura, dureza, microestrutura e resistência à corrosão em meio de condensado sintético automotivo (CSA). Duas das ligas conformadas por \"spray\" foram retiradas de camisas de cilindro e a outra de um pré-formado obtido em laboratório. A conformação por \"spray\" envolve a atomização de uma liga e a deposição de gotículas em um substrato, antes mesmo que todas se encontrem no estado sólido. Este processo permite a obtenção de materiais que se caracterizam por uma microestrutura livre de macrossegregações e bastante refinada, implicando melhor trabalhabilidade a quente. A caracterização da microestrutura das quatro ligas hipereutéticas revelou a presença de porosidades na liga obtida em laboratório, e microestrutura com distribuição homogênea de precipitados primários nas três ligas conformadas por \"spray\". A microestrutura de uma das ligas apresentou-se muito diferenciada, com a presença de eutético, sugerindo que esta foi fabricada por fundição. Nas camisas de cilindro foram feitas medidas de rugosidade, e em todas as ligas foram realizados ensaios de microdureza. A liga conformada por \"spray\" e obtida em laboratório foi laminada a quente e a frio. Foram realizados também estudos de textura, para tentar estabelecer uma correlação entre todas as ligas quanto ao processo de fabricação. A avaliação da textura indicou que a presença de fases de silício primário, finamente distribuídas impedem o aparecimento de texturas típicas de deformação de ligas de alumínio, mesmo após severas deformações, como as necessárias para a transformação de pré-formados em tubos que originam as camisas de cilindro. As medidas de rugosidade indicaram características próprias do acabamento superficial usado para a produção das camisas, por brunimento ou por ataque químico. Os ensaios de microdureza apresentaram variações de acordo com as rotas de fabricação sendo que a liga eutética apresentou os maiores valores de microdureza em comparação às ligas conformadas por \"spray\". Todas as ligas foram avaliadas quanto a resistência à corrosão por ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica em dois meios, CSA com pH 3,3 e CSA com pH 11. As quatro ligas hipereutéticas estudadas apresentaram mecanismo de corrosão similar em condensado sintético automotivo (CSA) pH 3,3. Em todas ocorreu o ataque intenso da matriz de alumínio e as partículas de silício primário atuaram como regiões catódicas. A liga 2 apresentou maior resistência à corrosão entre todas as ligas ensaiadas, tanto em CSA pH 3,3 como em pH 11. Neste último meio, uma camada de produtos de corrosão formou-se sobre todas as ligas, e os resultados indicaram mecanismos diferentes para o ataque da matriz de Al e para o crescimento da camada depositada na superfície das ligas estudadas. O ataque da matriz da liga 2 neste meio foi aparentemente mais lento do que sobre as demais ligas, com a formação de uma camada mais compacta de produtos de corrosão, estabelecendo um controle por difusão dos processos interfaciais para maiores períodos de ensaio. A camada formada sobre as demais ligas neste meio apresentou-se mais defeituosa, e nestas ocorreu também menor controle da velocidade das reações interfaciais por processos difusionais. / In the present study four hypereutectic Al-Si alloys, three produced by spray forming and one by casting, were characterized for microhardness, roughness, microstructure, texture and corrosion resistance in a synthetic automotive condensed solution (SACS). Two of the spray formed alloys tested were obtained from cylinder liners and the other was laboratory made. Spray forming involves alloy atomization and droplets deposition on a substrate, previous to the solidification of all of the droplets. This process favours the production of materials with a fine microstructure free of macrosegregation that is related to improved hot workability. The microstructure characterization of the four alloys revealed the presence of porosities in the laboratory made alloy. All the three alloys produced by spray forming showed a homogeneous distribution of primary precipitates. The microstructure of one of the alloys showed eutectic microstructure, indicating that this alloy was fabricated by casting. In the cylinder liners, the surface roughness was measured and the microhardness of all the alloys was also evaluated. Furthermore, the laboratory made alloy was hot and cold rolled. Texture determinations were carried out to investigate the correlation between the alloy type and their fabrication process. The texture investigation indicated that the fine distribution of primary silicon phase in the alloy hindered the development of texture typical of aluminium alloys deformation, even after severe mechanical work, such as those used in the conversion of pre-formed in cylinder liners. The surface roughness results indicated typical characteristics of the surface finishing used, honing or chemical etching. The microhardness results were dependent on the fabrication process used, with higher microhardness associated to the eutectic alloy comparatively to the spray formed ones. All hypereutectic alloys were tested for corrosion resistance using electrochemical impedance spectroscopy in two electrolytes, SACS with pH 3.3 and SACS with pH 11. The four tested alloys showed similar corrosion mechanisms in the acid electrolyte (SACS pH 3.3). The intense attack of the aluminium matrix occurred in ali tested alloys and the primary silicon phase was unattacked and appeared as emerging from the surface after corrosion immersion test. The primary silicon particles acted as cathodic sites. The alloy 2 showed the highest corrosion resistance among the tested alloys in both electrolytes, SACS pH 3.3 and SACS pH 11. In this last medium, a layer of corrosion products formed on all the alloys, and the results indicated different mechanisms for the aluminium matrix corrosive attack and growth of the deposited layer on the alloys surface. The kinetics of aluminium matrix attack was apparently slower in the alloy 2 than for the other alloys, resulting in the formation of a more compact layer of corrosion products, leading to diffusion controlled interfacial processes for longer test periods. The layer of corrosion products on the other three alloys (1, 3, and 4) had more defects and for these alloys diffusional controlled interfacial processes were not as significant as for alloy 2.

The thesis entitled “Structure-function control in organic co-crystals/salts via studies on polymorphism, phase transitions and stoichiometric variants” consists of five chapters. The main emphasis of the thesis is on two aspects, one to characterize co-crystal polymorphism in terms of propensity of intermolecular interactions to form co-crystals/salts or eutectics. The other aspect is to explore the feasibility of using such co-crystals/salts to exhibit properties like proton conduction, dielectric and ferroelectric behaviour. Gallic acid and its analogues possess functionalities to provide extensive hydrogen bonding capabilities and are chosen as the main component while the coformers are carefully selected such that they either accept or reject the hydrogen bonding offered. Such co-crystallization experiments therefore provide an opportunity to unravel the intricate details of the formation of crystalline polymorphs and/or eutectics at the molecular level. Further these co-crystal systems have been exploited to evaluate proton conductivity, dielectric and ferroelectric features since the focus is also on the design aspect of functional materials. In the context of identifying and utilizing Crystal Engineering tools, the discussions in the following chapters address not only the structural details but identify the required patterns and motifs to enable the design of multi-component co-crystals/salts and eutectics. In particular, the presence/absence of lattice water in gallic acid has been evaluated in terms of importing the required physical property to the system. Chapter 1 discusses the structural features of tetramorphic anhydrous co-crystals (1:1; which are synthon polymorphs) generated from a methanolic solution of gallic acid monohydrate and acetamide, all of which convert to a stable form on complete drying. The pathway to the stable form (1:3 co-crystal) is explained based on the variability in the hydrogen bonding patterns followed by lattice energy calculations. Chapter 2A studies the presence/absence and geometric disposition of hydroxyl functionality on hydroxybenzoic acids to drive the formation of co-crystal/eutectic in imide-carboxylic acid combinations. In Chapter 2B the crystal form diversity of gallic acid-succinimide co-crystals are evaluated with major implications towards the design and control of targeted multi-component crystal forms. The co-crystal obtained in this study shows a rare phenomenon of concomitant solvation besides concomitant polymorphism and thus making it difficult to obtain a phase-pure crystal form in bulk quantity. This issue has been resolved and formation of desired target solid form is demonstrated. Thus, this study addresses the nemesis issues of co-crystallization with implications in comprehending the kinetics and thermodynamics of the phenomenon in the goal of making desired materials. Chapter 3 focuses on the systematic co-crystallization of hydroxybenzoic acids with hexamine using liquid assisted grinding (LAG) which show facile solid state interconversion among different stoichiometric variants. The reversible interconversion brought about by varying both the acid and base components in tandem is shown to be a consequence of hydrogen bonded synthon modularity present in the crystal structures analyzed in this context. In Chapter 4A, the rationale for the proton conduction in hydrated/anhydrous salt/co-crystal of gallic acid - isoniazid is provided in terms of the structural characteristics and the conduction pathway is identified to follow Grotthuss like mechanism which is supplemented by theoretical calculations. Chapter 4B describes an extensive examination of the hydrated salt of gallic acid-isoniazid which unravels the irreversible nature of the dielectric property upon dehydration and suggests that the “ferroelectric like” behaviour is indeed not authenticated. This chapter brings out the significance role of lattice water in controlling the resulting physical property (dielectric/ferroelectric in this case). Chapter 5 describes the structural features of two hydrated quaternary salts of hydroxybenzoic acids-isoniazid-sulfuric acid and the phase transitions at both low and high temperatures are shown to be reversible. Single Crystal to Single Crystal (SCSC) in situ measurement corroborated by thermal and in situ Powder X-ray Diffraction studies proves the claim. Further, the properties exhibited by these materials are also governed by lattice water content.

No presente trabalho quatro ligas Al-Si hipereutéticas, três das quais foram produzidas por conformação por \"spray\" e a outra por fundição, foram caracterizadas quanto a textura, dureza, microestrutura e resistência à corrosão em meio de condensado sintético automotivo (CSA). Duas das ligas conformadas por \"spray\" foram retiradas de camisas de cilindro e a outra de um pré-formado obtido em laboratório. A conformação por \"spray\" envolve a atomização de uma liga e a deposição de gotículas em um substrato, antes mesmo que todas se encontrem no estado sólido. Este processo permite a obtenção de materiais que se caracterizam por uma microestrutura livre de macrossegregações e bastante refinada, implicando melhor trabalhabilidade a quente. A caracterização da microestrutura das quatro ligas hipereutéticas revelou a presença de porosidades na liga obtida em laboratório, e microestrutura com distribuição homogênea de precipitados primários nas três ligas conformadas por \"spray\". A microestrutura de uma das ligas apresentou-se muito diferenciada, com a presença de eutético, sugerindo que esta foi fabricada por fundição. Nas camisas de cilindro foram feitas medidas de rugosidade, e em todas as ligas foram realizados ensaios de microdureza. A liga conformada por \"spray\" e obtida em laboratório foi laminada a quente e a frio. Foram realizados também estudos de textura, para tentar estabelecer uma correlação entre todas as ligas quanto ao processo de fabricação. A avaliação da textura indicou que a presença de fases de silício primário, finamente distribuídas impedem o aparecimento de texturas típicas de deformação de ligas de alumínio, mesmo após severas deformações, como as necessárias para a transformação de pré-formados em tubos que originam as camisas de cilindro. As medidas de rugosidade indicaram características próprias do acabamento superficial usado para a produção das camisas, por brunimento ou por ataque químico. Os ensaios de microdureza apresentaram variações de acordo com as rotas de fabricação sendo que a liga eutética apresentou os maiores valores de microdureza em comparação às ligas conformadas por \"spray\". Todas as ligas foram avaliadas quanto a resistência à corrosão por ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica em dois meios, CSA com pH 3,3 e CSA com pH 11. As quatro ligas hipereutéticas estudadas apresentaram mecanismo de corrosão similar em condensado sintético automotivo (CSA) pH 3,3. Em todas ocorreu o ataque intenso da matriz de alumínio e as partículas de silício primário atuaram como regiões catódicas. A liga 2 apresentou maior resistência à corrosão entre todas as ligas ensaiadas, tanto em CSA pH 3,3 como em pH 11. Neste último meio, uma camada de produtos de corrosão formou-se sobre todas as ligas, e os resultados indicaram mecanismos diferentes para o ataque da matriz de Al e para o crescimento da camada depositada na superfície das ligas estudadas. O ataque da matriz da liga 2 neste meio foi aparentemente mais lento do que sobre as demais ligas, com a formação de uma camada mais compacta de produtos de corrosão, estabelecendo um controle por difusão dos processos interfaciais para maiores períodos de ensaio. A camada formada sobre as demais ligas neste meio apresentou-se mais defeituosa, e nestas ocorreu também menor controle da velocidade das reações interfaciais por processos difusionais. / In the present study four hypereutectic Al-Si alloys, three produced by spray forming and one by casting, were characterized for microhardness, roughness, microstructure, texture and corrosion resistance in a synthetic automotive condensed solution (SACS). Two of the spray formed alloys tested were obtained from cylinder liners and the other was laboratory made. Spray forming involves alloy atomization and droplets deposition on a substrate, previous to the solidification of all of the droplets. This process favours the production of materials with a fine microstructure free of macrosegregation that is related to improved hot workability. The microstructure characterization of the four alloys revealed the presence of porosities in the laboratory made alloy. All the three alloys produced by spray forming showed a homogeneous distribution of primary precipitates. The microstructure of one of the alloys showed eutectic microstructure, indicating that this alloy was fabricated by casting. In the cylinder liners, the surface roughness was measured and the microhardness of all the alloys was also evaluated. Furthermore, the laboratory made alloy was hot and cold rolled. Texture determinations were carried out to investigate the correlation between the alloy type and their fabrication process. The texture investigation indicated that the fine distribution of primary silicon phase in the alloy hindered the development of texture typical of aluminium alloys deformation, even after severe mechanical work, such as those used in the conversion of pre-formed in cylinder liners. The surface roughness results indicated typical characteristics of the surface finishing used, honing or chemical etching. The microhardness results were dependent on the fabrication process used, with higher microhardness associated to the eutectic alloy comparatively to the spray formed ones. All hypereutectic alloys were tested for corrosion resistance using electrochemical impedance spectroscopy in two electrolytes, SACS with pH 3.3 and SACS with pH 11. The four tested alloys showed similar corrosion mechanisms in the acid electrolyte (SACS pH 3.3). The intense attack of the aluminium matrix occurred in ali tested alloys and the primary silicon phase was unattacked and appeared as emerging from the surface after corrosion immersion test. The primary silicon particles acted as cathodic sites. The alloy 2 showed the highest corrosion resistance among the tested alloys in both electrolytes, SACS pH 3.3 and SACS pH 11. In this last medium, a layer of corrosion products formed on all the alloys, and the results indicated different mechanisms for the aluminium matrix corrosive attack and growth of the deposited layer on the alloys surface. The kinetics of aluminium matrix attack was apparently slower in the alloy 2 than for the other alloys, resulting in the formation of a more compact layer of corrosion products, leading to diffusion controlled interfacial processes for longer test periods. The layer of corrosion products on the other three alloys (1, 3, and 4) had more defects and for these alloys diffusional controlled interfacial processes were not as significant as for alloy 2.