Resumo: O objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência de várias temperaturas sobre os valores de microdureza de topo e base de uma resina composta fotopolimerizável comercialmente disponível, variando o tipo de fonte de luz (LEDs e lâmpada halógena). As temperaturas testadas foram 25, 35, 45, 55, 65, 80, 90 e 100º C. A resina composta utilizada foi a Z100 (3M). Com o auxílio de uma matriz metálica foram confeccionados 3 corpos-de-prova de 2 mm de espessura e 9,8 mm de diâmetro para cada temperatura. Os corpos-de-prova foram polimerizadas LEDs (60 s) ou lâmpada halógena (40 s) enquanto eram submetidas às diferentes temperaturas, após a polimerização as amostras foram armazenadas a seco, em estufa a 37º C. Após 24 horas as amostras foram submetidas ao teste de microdureza Vickers no topo e na base. Baseados nos resultados conclui-se que com a elevação da temperatura aumentou o valor da dureza Vickers com correlação linear positiva e com ambos aparelhos; o valor da dureza de topo foi sempre superior à dureza de base independentemente da fonte de luz ou temperaturas empregadas; o aparelho de luz halógena só se mostrou superior à fonte de LEDs na região de base dos corpos-de-prova. / Abstract: The aim of this research was to evaluate the influence of several temperatures on the microhardness values of top and base of a light curing composites resin commercially available, varying the type of light source (LEDs and halogen lamp). The tested temperatures were 25, 35, 45, 55, 65, 80, 90 and 100º C. The composite resin used was Z100 (3M). With the aid of a metallic mould were made three samples of 2 mm of thickness and 9,8 m diameter for each temperature. The samples were light cure while they where submitted to the different temperatures with LEDs (60 s) and halogen lamp (40 s), after the polymerization the samples were dry stored in a stove at 37º C. After 24 hours, the samples were submitted to the Vickers microhardness test in the top and in the base. Based on the results it was concluded that with the elevation of the temperature increased the Vickers hardness value with positive linear correlation on both devices. The hardness value of the top was always superior to the base hardness, independently of the light source or used temperatures. The halogen lamp source was superior to the source of LEDs in the area of base of the samples. / Orientador: Osmir Batista de Oliveira Junior / Coorientador: Vanderlei Salvador Bagnato / Banca: Sizenando de Toledo Porto Neto / Banca: Marcelo Giannini / Mestre

The master's thesis deals with the determination of mechanical properties of materials used for 3D printing (PLA, PETG, ABS, ASA). The theoretical part contains characteristics of polymer materials and describes testing of mechanical properties and additive technologies. In the experimental part, the standardized samples produced by the technology Fused Filament Fabrication were analysed using mechanical tests (tensile test and hardness test). Some of the examples were exposed to the selected factors of degradation. Selected parameters from mechanical testing (tensile strength, modulus of elasticity in tension, elongation and Shore hardness) were statistically processed. The conclusion of the thesis evaluates the impact of the factors of degradation on particular materials and compares them subsequently.

<p>An investigation of the influence of three alloying elements Chromium, Phosphorus, and Nitrogen with the solute types of oversized substitutional, undersized substitutional, and interstitial on the irradiation induced microstructural evolution and hardening</p>

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O presente trabalho trata sobre a influência do teor de enxofre, em quatro aços com uma composição química similar (famílias ABNT 1045 e ABNT 1145), na microestrutura, nas propriedades estáticas, dinâmicas e nos processos de usinagem. Para esta análise foi feita uma caracterização microestrutural de cada material para determinar parâmetros tais como a fração de inclusões de sulfeto de manganês (MnS) e a fração volumétrica de perlita. Também foi feita uma caracterização mecânica que consistiu em ensaios estáticos mediante o ensaio de tração e dureza, e um ensaio dinâmico utilizando a barra de Hopkinson, com o objetivo de observar o comportamento das inclusões e do próprio material quando deformado com altas e baixas taxas de deformação. Para a caracterização durante a usinagem destes aços foram feitos ensaios de torneamento para avaliar as forças de corte e de avanço em velocidades de corte de 190, 110, 45 e 15 m/min. A rugosidade dos corpos-de-prova também foi medida. Os resultados obtidos nos ensaios de torneamento e da caracterização microestrutural foram analisados estatisticamente para observar variações do comportamento das forças de usinagem de cada aço sob diferentes condições de velocidade de corte, e tentar correlacionar esse comportamento com a microestrutura do material. Observou-se que o aço 1045-A apresentou forças de usinagem (força de corte e força de avanço) superiores que os demais aços, já o aço que apresentou menores forças de usinagem foi o aço 1145-B. Isto é apenas uma tendência, devido que não houve diferença estatística que avaliasse esse comportamento. Também se observou que a rugosidade é um parâmetro que depende mais da velocidade de corte que da distribuição e/ou morfologia das inclusões. Evidenciou-se a formação de aresta postiça de corte (APC) numa faixa de velocidades (15-50 m/min), o que influenciou na rugosidade para estas condições de velocidades. Verificou-se que o comportamento das inclusões em baixas taxas de deformação é de caráter frágil, entanto que em altas taxas seu comportamento é plástico e deforma junto com a matriz. / This work deals with the sulfur influence on the microstructure and on the static, dynamic and machining behavior of four steels with similar chemical composition. (ABNT 1045 and ABNT 1145). Microstructure characterization of the materials was performed in order to obtain the area fraction of the phases of perlite and sulfide inclusions. A mechanical characterization of the materials was also performed, consisting in a set of static (tension and hardness test) and dynamic tests (Split Hopkinson Pressure Bar Test) with the objective of observing the deformation behavior of the sulfide inclusions at low and high strain rates. Various machining tests were carried out at different cutting speeds, namely 190, 110, 45 e 15 m min-1, for obtaining the cutting forces during de machining process. After the machining tests, the roughness of the steels was also measured. Later on, the results of the different experiments were analyzed with statistical tools and then compared to establish a correlation between the cutting forces and microstructure. The higher cutting forces were registered for the 1045-A steel and the lower for the 1145-B steel. However, this was considered merely a trend given that no statistical difference was found to support any conclusion. It was also observed a stronger roughness dependency on the cutting speed than in the distribution and/or morphology of the inclusions. The steels were observed to form a built-up edge (BUE) in a range of cutting velocities of 15-50 m/min. This phenomenon affected the roughness for these cutting velocities. The behavior of the sulfide inclusions was observed to be brittle under low strain rates. On the other hand, under high strain rates, a plastic deformation behavior was observed with inclusions participating in the plastic flow of the metal matrix.

As ligas à base de níquel de alta resistência são utilizadas em uma infinidade de sistemas avançados, onde baixo peso e sistemas de transmissão mecânica de alta densidade de energia são necessários. Componentes, tais como, engrenagens, rolamentos e eixos poderiam ser consideravelmente menor e mais durável se uma grande melhoria em propriedades mecânicas de ligas à base de níquel for alcançada. Um refinamento significativo no tamanho de grão (incluindo nível nano) é um método promissor para a obtenção de melhorias fundamentais nas propriedades mecânicas. O tamanho de grão é conhecido por ter um efeito significativo sobre o comportamento mecânico dos materiais. Um dos métodos mais favoráveis de alcançar refinamento de grão extremo é submetendo os materiais à deformação plástica intensa. As principais variáveis microestruturais nas superligas são a quantidade de precipitados e sua morfologia, o tamanho e a forma do grão e a distribuição de carbonetos (Cr7C3 e Cr23C6) que poderão reduzir propriedades mecânicas da liga. Neste trabalho é apresentada análise por microscopia óptica e eletrônica de transmissão e também os dados de dureza após deformação plástica intensa (tensão de cisalhamento puro) e alguns tratamentos térmicos. / High strength nickel based alloys are used in a multitude of advanced systems where lightweight, high power density mechanical power transmission systems are required. Components such as gears, bearings and shafts could be made significantly smaller and more durable if a major improvement in nickel based alloy mechanical properties could be achieved. A significant refinement in grain size (includes nano level) is thought to be a promising method for achieving fundamental improvements in mechanical properties. Grain size is known to have a significant effect on the mechanical behavior of materials. One of the most favorable methods of achieving extreme grain refinement is by subjecting the materials to severe plastic deformation. The principal microstructural variations in superalloys are the precipitation amount and morphology, grain size and the distribution of carbide precipitation (Cr7C3 and Cr23C6) that could reduce the mechanical properties of the alloys. This work shows optical and transmission electron microscopy analysis and also hardness data after severe plastic deformation (pure shear stress) and some thermal treatments.

As ligas à base de níquel de alta resistência são utilizadas em uma infinidade de sistemas avançados, onde baixo peso e sistemas de transmissão mecânica de alta densidade de energia são necessários. Componentes, tais como, engrenagens, rolamentos e eixos poderiam ser consideravelmente menor e mais durável se uma grande melhoria em propriedades mecânicas de ligas à base de níquel for alcançada. Um refinamento significativo no tamanho de grão (incluindo nível nano) é um método promissor para a obtenção de melhorias fundamentais nas propriedades mecânicas. O tamanho de grão é conhecido por ter um efeito significativo sobre o comportamento mecânico dos materiais. Um dos métodos mais favoráveis de alcançar refinamento de grão extremo é submetendo os materiais à deformação plástica intensa. As principais variáveis microestruturais nas superligas são a quantidade de precipitados e sua morfologia, o tamanho e a forma do grão e a distribuição de carbonetos (Cr7C3 e Cr23C6) que poderão reduzir propriedades mecânicas da liga. Neste trabalho é apresentada análise por microscopia óptica e eletrônica de transmissão e também os dados de dureza após deformação plástica intensa (tensão de cisalhamento puro) e alguns tratamentos térmicos. / High strength nickel based alloys are used in a multitude of advanced systems where lightweight, high power density mechanical power transmission systems are required. Components such as gears, bearings and shafts could be made significantly smaller and more durable if a major improvement in nickel based alloy mechanical properties could be achieved. A significant refinement in grain size (includes nano level) is thought to be a promising method for achieving fundamental improvements in mechanical properties. Grain size is known to have a significant effect on the mechanical behavior of materials. One of the most favorable methods of achieving extreme grain refinement is by subjecting the materials to severe plastic deformation. The principal microstructural variations in superalloys are the precipitation amount and morphology, grain size and the distribution of carbide precipitation (Cr7C3 and Cr23C6) that could reduce the mechanical properties of the alloys. This work shows optical and transmission electron microscopy analysis and also hardness data after severe plastic deformation (pure shear stress) and some thermal treatments.

Problema: O emprego do titânio e ligas de titânio para aplicações médicas e odontológicas tem aumentado nas últimas décadas, porém, o alto custo do material desestimula o seu uso rotineiro. Objetivos: Avaliar o efeito da pureza do argônio nas propriedades mecânicas, microestrutura e modo de fratura do titânio comercialmente puro (Grau I) e da liga Ti-6Al-4V. Material e Métodos: As fundições para cada liga foram realizadas em uma máquina de indução eletromagnética com um argônio de alta pureza (99,999%) e um argônio conhecido como industrial (99,98%). Os testes de resistência à tração, limite de proporcionalidade e alongamento foram realizados em máquina de ensaio universal sob velocidade de 1 mm/min. Os espécimes fraturados foram embutidos em resina fenólica (baquelite) e polidas para a realização da microdureza Vickers (100g/15s), a a 25, 50, 100, 200 e 500?m da borda do corpo-de-prova. A microestrutura das ligas também foi analisada em alguns espécimes, com o objetivo de avaliar a superfície fraturada dos espécimes alguns foram submetidos à microscopia eletrônica de varredura. Análise estatística: Os dados provenientes de cada teste mecânico foram submetidos a uma análise de variância (tipo de titânio vs. pureza do argônio) e teste de Tukey (? = 0,05). Os dados de microdureza Vickers foram submetidos a uma análise de variância de medidas repetidas (fatores principais: liga e argônio) e medida repetida: distância e teste de Tukey para o contraste entre médias (? = 0,05). Resultados: O grau de pureza do gás não influenciou os valores do limite de proporcionalidade, da resistência à tração e alongamento, assim como a microdureza Vickers, microestrutura e padrão de fratura. A liga Ti-6Al-4V apresentou alto valores de resistência à tração, limite de proporcionalidade e microdureza Vickers, e baixo alongamento. A microdureza dos materiais foi alta nas proximidades da borda, mas a pureza do argônio não teve influência alguma. Conclusões: O argônio industrial pode ser utilizado para realizar as fundições do Ti CP e Ti-6Al-4V sem prejuízos nas suas propriedades. / Background: Although CP titanium and titanium alloys have been used for medical and dental applications, their high cost has not stimulated their current use. Objective: The purpose of this study was to evaluate the effect of argon purity on the mechanical properties, microstructure and fractography of CP Ti (Grade I) and Ti-6Al- 4V cast alloys. Material and Methods: The castings for each alloy were made in a centrifugal casting machine using either a high-purity (99.999%) and or an industrial argon gas (99.98%). The ultimate tensile strength (UTS), proportional limit (PL) and elongation (EL) were evaluated in a universal testing machine at a crosshead speed of 1 mm/min. The fractured specimens were embedded in phenolic resin and polished down for Vicker\'s microhardness (VHN) measurement (100g, 15s) from 25 ?m below the cast surface, then at 50?m, 100?m, 200?m and 500?m. The microstructures of the alloys were also revealed. Scanning electron microscopy fractography was undertaken for the fractured surfaces after tensile testing. The data from the mechanical tests and hardness were subjected to a two-way ANOVA and Tukey\'s test (? = 0.05). Results: The mean values of UTS, PL, EL and VHN were not affected by the argon gas purity. Higher UTS, PL and VHN and lower EL was observed for Ti-6Al-4V. The microhardness values of both alloys were higher at the surface layers and it was not influenced by the argon gas purity. Conclusions: It was concluded that the industrial argon gas can be safely used to cast CP Ti and Ti-6Al- 4V, since it does not alter the mechanical properties of the studied alloys.

Aluminium matrix composites are among the most promising candidate materials for light weight and high strength applications such as transportation and armour. In a previous study 6061 aluminum matrix composites reinforced with plain weave carbon fiber preform (AS4 Hexcel) were successfully fabricated by squeeze casting using the laminate fabrication technique. This research aims at optimizing the fabrication process in order to achieve improved strength and mechanical properties. It focuses on the liquid infiltration squeeze casting method. Good mechanical bonding between fiber and aluminium is achieved thanks to improved infiltration and impregnation of the fabric by liquid aluminium. Oxidation products at fiber/aluminium interface and porosity are reduced. As a result, composites are produced with overall improved mechanical properties. The flexural strength is increased by up to 19.9% and 15.4% compared to the laminate approach and the reference 6061 aluminium alloy squeeze cast under identical conditions, respectively. Similarly, overall hardness is improved. However, the impact strength is reduced by 7.76% and 25.78% when compared to casts fabricated by the laminate method and the reference aluminium alloy, respectively. The thesis constitutes a good basis for further research on fiber and particle reinforced aluminium matrix composites with the goal of further improving fracture toughness, particularly for gradient materials used in armour applications.

Problema: O emprego do titânio e ligas de titânio para aplicações médicas e odontológicas tem aumentado nas últimas décadas, porém, o alto custo do material desestimula o seu uso rotineiro. Objetivos: Avaliar o efeito da pureza do argônio nas propriedades mecânicas, microestrutura e modo de fratura do titânio comercialmente puro (Grau I) e da liga Ti-6Al-4V. Material e Métodos: As fundições para cada liga foram realizadas em uma máquina de indução eletromagnética com um argônio de alta pureza (99,999%) e um argônio conhecido como industrial (99,98%). Os testes de resistência à tração, limite de proporcionalidade e alongamento foram realizados em máquina de ensaio universal sob velocidade de 1 mm/min. Os espécimes fraturados foram embutidos em resina fenólica (baquelite) e polidas para a realização da microdureza Vickers (100g/15s), a a 25, 50, 100, 200 e 500?m da borda do corpo-de-prova. A microestrutura das ligas também foi analisada em alguns espécimes, com o objetivo de avaliar a superfície fraturada dos espécimes alguns foram submetidos à microscopia eletrônica de varredura. Análise estatística: Os dados provenientes de cada teste mecânico foram submetidos a uma análise de variância (tipo de titânio vs. pureza do argônio) e teste de Tukey (? = 0,05). Os dados de microdureza Vickers foram submetidos a uma análise de variância de medidas repetidas (fatores principais: liga e argônio) e medida repetida: distância e teste de Tukey para o contraste entre médias (? = 0,05). Resultados: O grau de pureza do gás não influenciou os valores do limite de proporcionalidade, da resistência à tração e alongamento, assim como a microdureza Vickers, microestrutura e padrão de fratura. A liga Ti-6Al-4V apresentou alto valores de resistência à tração, limite de proporcionalidade e microdureza Vickers, e baixo alongamento. A microdureza dos materiais foi alta nas proximidades da borda, mas a pureza do argônio não teve influência alguma. Conclusões: O argônio industrial pode ser utilizado para realizar as fundições do Ti CP e Ti-6Al-4V sem prejuízos nas suas propriedades. / Background: Although CP titanium and titanium alloys have been used for medical and dental applications, their high cost has not stimulated their current use. Objective: The purpose of this study was to evaluate the effect of argon purity on the mechanical properties, microstructure and fractography of CP Ti (Grade I) and Ti-6Al- 4V cast alloys. Material and Methods: The castings for each alloy were made in a centrifugal casting machine using either a high-purity (99.999%) and or an industrial argon gas (99.98%). The ultimate tensile strength (UTS), proportional limit (PL) and elongation (EL) were evaluated in a universal testing machine at a crosshead speed of 1 mm/min. The fractured specimens were embedded in phenolic resin and polished down for Vicker\'s microhardness (VHN) measurement (100g, 15s) from 25 ?m below the cast surface, then at 50?m, 100?m, 200?m and 500?m. The microstructures of the alloys were also revealed. Scanning electron microscopy fractography was undertaken for the fractured surfaces after tensile testing. The data from the mechanical tests and hardness were subjected to a two-way ANOVA and Tukey\'s test (? = 0.05). Results: The mean values of UTS, PL, EL and VHN were not affected by the argon gas purity. Higher UTS, PL and VHN and lower EL was observed for Ti-6Al-4V. The microhardness values of both alloys were higher at the surface layers and it was not influenced by the argon gas purity. Conclusions: It was concluded that the industrial argon gas can be safely used to cast CP Ti and Ti-6Al- 4V, since it does not alter the mechanical properties of the studied alloys.