Foram estudadas MPEAs com diferentes composições químicas, das famílias Al-Ti-V-Zr-Nb e Al-Ti-V-Cr-Nb, visando desenvolver uma liga com propriedades interessantes para aplicação aeroespacial. As ligas foram produzidas em um forno a arco laboratorial, sob atmosfera de argônio. As primeiras ligas caracterizadas foram da composição equimolar de ambas famílias, mas não apresentaram microestrutura com solução sólida monofásica depois do tratamento térmico de homogeneização (1200°C/24h). Após ajustes na composição química duas ligas foram consideradas promissoras na caracterização microestrutural, após homogeneização, BZr7 e BCr8. Para avaliar a estabilidade microestrutural ambas foram expostas a alta temperatura por longo período de tempo (700ºC/168h), e ambas apresentaram pequena fração de segunda fase após esta exposição térmica. A dureza da BZr7 e da BCr8, após exposição térmica, foi de 3,46 e 4,91 GPa, respectivamente. Ambas foram laminadas a 1000 °C, encapsuladas em tubo de aço inoxidável austenítico para evitar oxidação, mas apenas a BZr7 apresentou conformabilidade, sendo a BCr8 não utilizada nos testes subsequentes. A BZr7 exposta termicamente apresentou, na temperatura ambiente, tensão limite de escoamento, em compressão, de 1250 MPa. A tensão limite de escoamento se manteve alta em temperaturas elevadas, sendo 1080, 720 e 690 MPa nas temperaturas de 600, 700 e 800 °C, respectivamente. A massa específica é de 6,34 g/cm3, que originou tensões de escoamento específicas de 197,2 kPa.m3/kg na temperatura ambiente, e 170,3, 113,6 e 108,8 kPa.m3/kg nas temperaturas de 600, 700 e 800 °C, respectivamente, resultados bem melhores que das três ligas convencionais usadas como referência neste trabalho, Ti6Al4V, Tiβ21s e Inconel 625. Além de boa resistência em compressão a liga apresentou boa ductilidade na temperatura ambiente (ε = 38%). Apenas a MPEA refratária AlNbTiVZr0,5, publicada por Stepanov et al. (2015d) e Yurchenko et al. (2017), apresentou combinação simultânea de alta resistência e boa ductilidade acima da liga BZr7 na temperatura ambiente. Apesar dos bons resultados de propriedades mecânicas, a liga apresentou baixa resistência à oxidação, tornando necessário revestimento para aplicações a elevadas temperaturas. / MPEAs with different chemical compositions, based in Al-Ti-V-Zr-Nb and Al-Ti-V-Cr-Nb families, were explored, aiming to develop an alloy with interesting properties for aerospace application. The alloys were produced in a laboratory arc furnace, with argon atmosphere. The equimolar composition of both families were the first characterized alloys, but did not exhibit single-phase solid solution microstructure after homogenization heat treatment (1200 °C/24h). After adjustments in the chemical composition two alloys were considered promising in the microstructural characterization after homogenization, BZr7 and BCr8. To evaluate the microstructural stability both alloys were exposed to high temperature for long period of time (700ºC/168h), and both presented small fraction of second phase after this exposure heat treatment. The microhardness of BZr7 and BCr8 alloys, after thermal exposure, was 3.46 and 4.91 GPa, respectively. Both were rolled at 1000 ° C, after encapsulation in austenitic stainless steel tube to avoid oxidation, but only BZr7 showed formability, than BCr8 was not considered for subsequent tests. The BZr7 alloy, after thermal exposure, exhibited 1250 MPa of yield stress at ambient temperature. The yield stress remained high at elevated temperatures, being 1080, 720 and 690 MPa at temperatures of 600, 700 and 800 ° C, respectively. BZr7 density is 6.34 g/cm3, resulting in a specific yield stress of 197.2 kPa.m3/kg, at room temperature, and 170.3, 113.6 and 108.8 kPa.m3/kg at temperatures 600, 700 and 800 °C, respectively, better results than the three conventional alloys tested in this work, Ti6Al4V, Tiβ21s and Inconel 625. In addition to good compressive yield stress, the alloy showed good ductility at room temperature (ε = 38%). Only the refractory MPEA AlNbTiVZr0.5, published by Stepanov et al. (2015d) and Yurchenko et al. (2017), showed a simultaneous combination of high yield stress and good ductility, above the BZr7 alloy, at room temperature. Despite the good results of mechanical properties, the BZr7 alloy showed low oxidation resistance, so coating is required for high temperature applications.

As cargas transportadas pelas ferrovias têm aumentado consideravelmente nos últimos anos, tanto pela capacidade individual do vagão como pela quantidade numa mesma composição. Após simulações e análise de dados obtidos em vagões instrumentados, uma das maiores operadoras logísticas do país observou que seus Sistemas de Choque e Tração estão sendo submetidos a esforços longitudinais considerados extremos. Desta forma, os trens formados por vagões do tipo GDU (capacidade de 118 t) estão limitados a uma quantidade de apenas 122 vagões, perdendo produtividade em relação aos trens formados por vagões do tipo GDT (capacidade de 110 t), os quais vêm circulando com 134 vagões. Em função das cargas extremas e consequente redução da produtividade nos trens, o Cliente solicita um trabalho conjunto para o desenvolvimento de um Sistema de Choque e Tração que torne possível a formação dos trens de minério com 134 vagões do tipo GDU. Desta forma, foi desenvolvido, como alternativa ao aço convencional, um aço baixa liga com desempenho superior, protótipos dos componentes citados para ensaios de campo e respectivos corpos de prova, validados por ensaios laboratoriais, bem como os parâmetros tecnológicos do produto e do processo. Os resultados obtidos são um aumento do Limite de Resistência, Limite de Escoamento, Tenacidade e Vida em Fadiga da ordem de 18% (em função da Temperatura de Revenido adotada), com a manutenção das características de Dutilidade (Alongamento e Redução de Área). / Loads transported by rail have increased considerably in recent years, both for individual freight car capacity and total train tonnage. Following data analysis and simulations obtained in instrumented freight cars, one of the largest logistics operators in the country noted that its Draft Gear Systems are being subjected to longitudinal efforts considered extreme. Thus, trains consisting of cars type GDU (118 ton capacity) have been limited to a quantity of only 122 cars, losing productivity gains regarding trains formed by cars type GDT (110 ton capacity), which circulate with 134 cars. Because of the extreme loads and consequential reduction in productivity of the trains, the Client requests a joint work for the development of a Draft Gear System that enables the formation of ore trains with 134 cars of type GDU. Thus, an alternative to the conventional steel, a low-alloy steel with superior performance was developed from which prototypes of the applicable components for field trials and respective test coupons were produced. This has been validated by laboratory tests, as well as the technological parameters of product and process. The results have indicated an increase in Tensile Strength, Yield Strength, Toughness and Fatigue Life of approximately 18% (depending on Tempering temperature adopted) while maintaining the characteristics of Ductility (Elongation and Area Reduction).

As chapas de ligas de alumínio trabalháveis são produzidas atualmente por dois processos, o método de vazamento contínuo conhecido TRC (Twin Roll Continous Casting) ou pelo método tradicional de vazamento de placas DC (Direct Chill). A fabricação de ligas de alumínio pelos dois processos confere características microestruturais diferentes quando comparadas entre si, o que se reflete em suas propriedades. Além disto, ocorrem variações microestruturais ao longo da espessura, especialmente nas chapas produzidas pelo processo TRC. Neste sentido, é importante estudar a evolução microestrutural que ocorre durante o seu processamento e sua influência com relação à resistência à corrosão. Dessa forma foi realizado neste trabalho um estudo comparativo do comportamento de corrosão, bem como das microestruturas do alumínio de alta pureza AA1199 (99,995% Al) e das ligas de alumínio AA1050 (Fe+Si0,5%) e AA4006 (Fe+Si1,8%) produzidas pelos processos industriais de lingotamento contínuo e semi-contínuo. Os resultados obtidos evidenciaram que as microestruturas das ligas AA4006 DC e AA4006 TRC são distintas, sendo observada maior fração volumétrica dos precipitados na liga fabricada pelo processo TRC comparativamente ao DC. Para caracterizar o comportamento de corrosão foram realizados ensaios de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e Polarização Potenciodinâmica, que mostraram a maior resistência à corrosão localizada para a liga fabricada pelo processo TRC em comparação ao processo DC. Além disso, foi verificada, em ordem decrescente, uma maior resistência à corrosão do alumínio AA1050, seguida pela superfície da liga AA4006 e por fim, pelo centro da chapa desta última. Os resultados obtidos por espectroscopia de impedância eletroquímica para as ligas AA4006 fabricadas pelo processo TRC apresentaram melhor desempenho que o processo DC, principalmente em intervalos de 2 a 12 horas de imersão na solução de sulfato de sódio contaminada com íons cloreto. Para tempos de imersão acima de 4 horas foi observado comportamento indutivo em baixas frequências para os dois tipos de processamento investigados, o que foi associado à adsorção de espécies químicas, principalmente íons sulfato e oxigênio, na interface metal/óxido. As curvas de polarização anódica mostraram maior resistência à corrosão localizada para a liga fabricada pelo processo viii TRC em comparação ao processo DC. Este comportamento foi associado às diferentes características microestruturais, observadas para liga AA4006 obtida pelos dois processos. / Currently, wrought aluminum alloys are manufactured by two different processes: the twin roll continuous casting (TRC) or the more conventional method of Direct Chill (DC). The production method of the aluminum alloys through both processes results in different microstructures when compared to each other, which has a direct influence on their final properties. Besides this, there are also microstructural variations across sheet thickness, especially in alloys obtained by the TRC casting mode. Therefore, it is important to study the microstructural evolution that occurs during the casting process and its influence regarding corrosion resistance. In the present work both the microstructural characteristics and the corrosion behavior of the AA4006 (Fe + Si 1.8%) aluminum alloys sheets produced by both TRC and semi-continuous DC industrial processes were studied and compared to the commercial AA1050 aluminum (Fe + Si 0.5%) and to the high purity aluminum AA1199 (99,995% Al). The results demonstrate that size and distribution of intermetallic compounds are quite distinct in DC and TRC alloys, resulting in higher volumetric fractions of the precipitates in TRC, when compared to the DC process. Electrochemical Impedance Spectroscopy and Potentiodynamic Polarization tests were carried out to establish the corrosion behavior of aluminum alloys, and in both tests a higher resistance to localized corrosion in the alloy produced by TRC, when compared to the DC process was verified.The results have also showed, in decreasing order, a higher corrosion resistance of AA1050 TRC followed by the surface of AA4006 TRC, and finally by the center of AA4006 TRC sheet. The electrochemical impedance spectroscopy results showed better performance in the center of the AA4006 TRC than in the its surface, when submitted to low aggressive media for periods of immersion higher than 24 hours. The AA4006 DC in sulfate solution containing chloride ions presented worse performance, mainly in immersion periods from 2 to 12 hours, when compared to the corrosion behavior in the AA4006 TRC process. After 4 hours of immersion, the impedance results presented inductive behavior in low frequencies for both manufacture processes. This behavior was attributed to the adsorption of intermediates, mainly sulfate and oxygen ions on metal/oxide interface. The anodic polarization curves showed higher localized corrosion resistance (Pit Corrosion) for the alloy manufactured by the TRC process in comparison to the DC process. This behavior was associated with different microstructural characteristics observed in AA4006 obtained by these two processes.

A produção de energia é um dos grandes desafios deste século, principalmente com a necessidade no desenvolvimento de processos que utilizem preferencialmente fontes renováveis. Nesse contexto, é claro o interesse por pesquisas baseada no hidrogênio. Porém, os ganhos ambientais efetivos estão associados também à matéria-prima usada no processo de geração do hidrogênio, senso assim mais significativo quando do uso de fontes renováveis. No presente trabalho foi estudado o efeito da adição de diferentes teores de CeO2 em catalisadores de NiZnO, preparados pelo método da co-precipitação. Os catalisadores foram estudados frente à reação de reforma a vapor do etanol (RVE) para produção de H2, e no decorrer do trabalho foi pertinente incluir o estudo da reforma a vapor da acetona (RVA), como complemento dos estudos da RVE. Além disso, esta é uma molécula modelo para reforma a vapor do bio-óleo. Nos sistemas catalíticos sintetizados houve a formação da liga NiZn3, o que aparenta proporcionar um efeito sinérgico entre esses elementos. Observou-se um efeito altamente promotor do CeO2 com relação a diminuição do coque formado, devido a uma menor da formação da acetona, durante as etapas de reforma do etanol. O que consequentemente interferiu na produção de H2. O catalisador contendo 20% de CeO2 denominado NiZn20Ce apresentou um desempenho altamente promissor, pois de acordo com as análises de DRIFT, a presença do CeO2 levou a formação de espécies de formiato, o que consequentemente interferiu em uma menor formação de coque e maior produção de H2. Foi comprovado também que a natureza dos depósitos carbonáceos depende tanto do substrato utilizado quanto das etapas precursoras inicias que levarão a formação desse coque, sendo o ponto chave para um melhor desempenho do catalisador. / Energy production is one of the great challenges of this century, especially with the need to develop processes that use preferentially renewable sources. In this context, it´s evident the interest in research based on hydrogen. However, the environmental benefits are also associated with the raw material used on the hydrogen generation process, being more significant when used renewable sources. In the present work, it was studied the effect of CeO2 addition in NiZnO catalysts, prepared by coprecipitation method. The catalysts were studied front of the ethanol steam reforming reaction (ESR) to produce H2, and in the course of this study was relevant include study of acetone steam reforming (ASR), as a complement of ESR studies. Moreover, acetone is a molecule model for steam reforming of bio-oil. In the catalyst systems there has been the NiZn3 alloy formation, which provides a synergistic effect between these elements. It was observed a high CeO2 promoter effect regarding reduction of the formed coke, due to lower formation of acetone in the ethanol reforming steps, and consequently interfere in the H2 production. The catalyst denominated NiZn20Ce showed a high performance, according to DRIFT analyzes, the presence of the CeO2 led to the formation of species formate, which in turn interfere through a lower coke formation and higher H2 production. It was also established that the nature of the carbonaceous deposits depends as the substrate used as the precursors initial steps that led the formation of this coke, and it is the key to a better performance of the catalyst.

No presente trabalho estudou-se a recristalização do aço de alta resistência baixa liga (ARBL) microligado ao nióbio (160 ppm em peso) da Companhia Siderúrgica Nacional 2336 utilizado na fabricação de reforços estruturais para a indústria automobilística. A grande utilização deste tipo de aço pelas indústrias tem motivado o desenvolvimento de novas ligas capazes de atender a requisitos críticos de estampagem combinado com alta resistência mecânica. Amostras deste aço no estado laminado a quente foram deformadas posteriormente a frio em escala piloto com reduções de 50 e 70%, reduções típicas na indústria, e recozidas em banho de sal em temperaturas variando entre 600 e 700ºC em diferentes tempos. A evolução microestrutural das amostras no estado encruado e na condição recozida foi acompanhada utilizando-se as técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura. As texturas de deformação e de recristalização foram determinadas via difração de raios X. A fração volumétrica recristalizada (Xv) e o tamanho de grão foram determinados com o auxílio de metalografia quantitativa nas amostras recozidas. Medidas de microdureza Vickers foram utilizadas para construir as curvas de encruamento e da cinética de amolecimento em função da temperatura de recozimento e comparadas com curvas construídas pelo primeiro método. Os resultados mostram que a recristalização ocorre em temperaturas acima de 650°C. Com auxílio de um gráfico de Xv contra A (fração amolecida), podemos observar a ocorrência de um desvio da idealidade a 650°C e 700°C. A explicação mais provável é a ocorrência de precipitação, especialmente para o aço menos deformado. Os valores do expoente de Avrami obtidos a partir das duas abordagens (medidas de microdureza e metalografia quantitativa) são apresentados e discutidos. / The recrystallization of a high strength low alloy steel (HSLA) containing niobium (160 wt-ppm) was investigated. The HSLA steel, named CSN 2336, is used in the manufacture of structural parts for automotive industry. The increasing use of this application type of steels in automotive industries has motivated the development of new alloys able to gather the critical requirements for deep drawing combined with high strengths. Samples of this steel in hot-rolled condition were cold-rolled with reductions of 50% and 70%, commonly used in most of applications, and isothermally annealed in salt bath at temperatures between 600 and 700ºC. The microstructure of the samples in both coldworked and annealed states was imaged using light optical (LOM) and scanning electronic microscopies (SEM). Deformation and recrystallization textures were determined by X-ray diffraction. The recrystallized volume fraction (Xv) and the mean grain size were determined by quantitative metallography in the annealed samples. Vickers microhardness testing was used to determine the work hardening and the softening kinetics behaviors. The results show that recrystallization occurs at temperatures above 650°C for the most deformed steel. By plotting Xv against A (softening fraction), we observe the occurrence of a deviation from ideality at 650°C and 700°C, likely caused by solid-state precipitation, especially for the less deformed steel. The values of n (Avrami exponent) obtained from both approaches (softening curves and quantitative metallography) are presented and discussed.

Esse trabalho teve como objetivo verificar o efeito da adição do ácido oléico na moagem de alta velocidade/energia na obtenção de pós magnéticos em escala nanométricas da liga Pr12Fe65,9Co16B6Nb0,1. A primeira etapa deste trabalho, envolveu a obtenção de pós magnéticos por meio do processo de hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação (HDDR), utilizando a pressão de H2 de 930 mbar (hidrogenação e desproporção) e temperatura de dessorção e recombinação de 840 ºC. Inicialmente, os pós HDDR foram submetidos à moagem de alta velocidade/energia a 900 rpm, com variação do volume do meio de moagem (ciclohexano) sem adição de ácido oleico. Em seguida, os pós HDDR foram submetidos à moagem com adição de ácido oleico, variando o tempo de moagem. Após a moagem, foi realizado tratamento térmico dos pós a 700 ºC ou 800 ºC durante 30 min., com a finalidade de cristalização do pó. Foi verificado que, a utilização de 6,6 ml de ciclohexano como meio de moagem e com adição de ácido oleico há uma melhora na eficiência da moagem dos pós. Para adições de surfactante, de 0,02 a 0,05 ml e tempos de moagem até 360 minutos, não ocorre a aglomeração dos pós magnéticos no pote de moagem, obtendo acima de 90% de eficiência na moagem. A segunda etapa deste trabalho envolveu a caracterização dos pós magnéticos: utilizando magnetômetro de amostra vibrante, microscopia eletrônica de Varredura, microscopia eletrônica de transmissão e difração de raios-X. Os resultados obtidos mostraram que a adição de ácido oléico na moagem de alta velocidade/energia proporciona uma melhora nas propriedades magnéticas. Com a variação do tempo de moagem a fase Fe-α presente no pó HDDR apresenta diminuição no tamanho do cristalito (de 35 para ~ 10 nm) enquanto que, na fase Pr2Fe14B verifica-se menor grau de cristalinidade. / This work verified the effect caused by adding the surfactant in the high speed/energy milling in order to obtain Pr12Fe65.9Co16B6Nb0.1 magnetic nanopowders. The first part of this work involved the magnetic powder obtainment through the process of hydrogenation, disproportionation, desorption and recombination (HDDR). The pressure of H2 during the hydrogenation and disproportion steps was 930 mbar and the temperature of desorption and recombination was 840 ºC. Initially, the HDDR powders were subjected a highspeed milling process at 900 rpm, with quantity variations of the milling medium (cyclohexane) and without the addition of oleic acid. Then, the HDDR powders were subjected to the milling process with the addition of oleic acid and with milling time variations. After the milling process, heat treatments of the powder were carried out at 700 °C or 800 °C for 30 minutes in order to obtain the crystallization of the powder. By performing the procedures, it was verified that the milling efficiency improved with the addition of 6.6 ml of cyclohexane as the milling medium and with the addition of oleic acid. It was determined that for the surfactant additions of 0.02 ml to 0.05 ml, with a milling time of up to 360 minutes, powder agglomeration does not occur in the milling pot and the milling efficiency is higher than 90%. The second stage of this work involved the magnetic powders characterization obtained by using vibrating sample magnetometer, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. Through the characterizations it was found that the powders magnetic properties improved when the addition of oleic acid in a high-speed /energy milling occurred. It was also verified that the α-Fe phase, present in the powder, shows a crystallite size decrease (from 35 nm to ~ 10 nm) when the time milling variation occurred; meanwhile, the crystallinity degree was lower in the Pr2Fe14B phase when the time milling variations was carried out.

Um dos principais mecanismos de falha que causam riscos de fratura a reatores de água pressurizada é a corrosão sob tensão de ligas metálicas em água do circuito primário (CSTAP). É causada por uma combinação das tensões de tração, meio ambiente em temperatura e microestruturas metalúrgicas susceptíveis. Ela pode ocorrer, dentre outros locais, nos bocais do mecanismo de acionamento das barras de controle. Essa fratura pode causar acidentes que comprometem a segurança nuclear através do bloqueio das barras de controle e vazamentos de água do circuito primário reduzindo a confiabilidade e a vida útil do reator. O objetivo desta Tese de Doutorado é o estudo de modelos e uma proposta de modelagem para fraturas por corrosão sob tensão em liga 75Ni15Cr9Fe (liga 600), em água de circuito primário de reator de água pressurizada nesses bocais. São superpostos modelos eletroquímicos e de mecânica da fratura e validados com dados obtidos em experimentos e na literatura. Na parte experimental foram utilizados resultados obtidos pelo CDTN no equipamento recém-instalado de ensaio por taxa de deformação lenta. Na literatura está proposto um diagrama que exprime a condição termodinâmica de ocorrerem diversos modos de CSTAP na liga 600: partiu-se de diagramas de potencial x pH (diagramas de Pourbaix), para a liga 600 imersa em água primária à alta temperatura (3000C a 3500C). Sobre ele, determinaram-se os submodos de corrosão, a partir de dados experimentais. Em seguida acrescentou-se uma dimensão adicional ao diagrama, correlacionando uma variável a que se denominou fração de resistência à corrosão sob tensão. No entanto, é possível acrescentar-se outras variáveis que exprimem a cinética de iniciação e/ou crescimento de trinca, provenientes de outras modelagens de CSTAP. A contribuição original deste trabalho se insere nessa fase: partindo-se de uma condição de ensaio de potencial versus pH, foram iniciadas as modelagens de um modelo empírico-comparativo, um semi-empírico-probabilístico, um de tempo de iniciação e um de taxa de deformação, a partir dos ensaios experimentais e superpostas a essa condição. Esses exprimem respectivamente a susceptibilidade à CSTAP, o tempo de falha, e nos dois últimos o tempo de iniciação de falha por corrosão sob tensão. Os resultados foram comparados com os da literatura e se mostraram coerentes. Através desse trabalho, obteve-se uma metodologia de modelagem a partir de dados experimentais. / One of the main failure mechanisms that cause risks to pressurized water reactors is the primary water stress corrosion cracking (PWSCC) occurring in alloys. It can occurs, besides another places, at the control reactor displacement mechanism nozzles. It is caused by the joint effect of tensile stress, temperature, susceptible metallurgical microstructure and environmental conditions of the primary water. These cracks can cause accidents that reduce nuclear safety by blocking the rods displacement and may cause leakage of primary water, reducing the reactors life. In this work it is proposed a study of the existing models and a modeling proposal to primary water stress corrosion cracking in these nozzles in a nickelbased Alloy 600. It is been superposed electrochemical and fracture mechanics models, and validated using experimental and literature data. The experimental data were obtained at CDTN-Brazilian Nuclear Technology Development Center, in a recent installed slow strain rate testing equipment. In the literature it is found a diagram that indicates a thermodynamic condition for the occurrence of some PWSCC submodes in Alloy 600: it was used potential x pH diagrams (Pourbaix diagrams), for Alloy 600 in high temperature primary water (3000C till 3500C). Over it, were located the PWSCC submodes, using experimental data. It was added a third parameter called stress corrosion strength fraction. However, it is possible to superpose to this diagram, other parameters expressing PWSCC initiation or growth kinetics from other models. Here is the proposition of the original contribution of this work: from an original experimental condition of potencial versus pH, it was superposed, an empiric-comparative, a semi-empiric-probabilistic, an initiation time, and a strain rate damage models, to quantify respectively the PWSCC susceptibility, the failure time, and in the two lasts, the initiation time of stress corrosion cracking. It was modeling from our experimental data. The results were compared with the literature and it showed to be coherent. From this work was obtained a modeling methodology from experimental data.

Este trabalho teve como principal objetivo a determinação dos parâmetros de soldagem a ponto pelo processo de fricção-mistura (FSSW) em uma liga de alumínio AA2024-T3, pela comparação de resultados obtidos em ensaios de cisalhamento e arrancamento em tração e ensaios de fadiga em juntas sobrepostas. Juntas rebitadas da mesma liga também foram ensaiadas, nas mesmas condições, para comparação de propriedades mecânicas. Os principais parâmetros do processo FSSW são: velocidades de avanço e de rotação da ferramenta, profundidade de penetração e tempo de patamar. Foram explorados principalmente os parâmetros: profundidade de penetração e rotação da ferramenta. Os resultados dos ensaios de cisalhamento em tração possibilitaram a determinação da resistência ao cisalhamento das juntas soldadas a ponto, que apresentaram valores inferiores, mas próximos aos obtidos nas juntas rebitadas. Análises microestruturais e de microdureza foram realizadas para elucidar alguns resultados dos ensaios executados. Os ensaios de fadiga foram executados sob controle de carga, com razão de carga R=0,1, em corpos de prova confeccionados com os parâmetros que geraram os melhores resultados em ensaios de cisalhamento em tração. Para as juntas soldadas, uma técnica de monitoramento de defeitos (MCV monitoramento comparativo de vácuo), baseada na diferença de pressão de vácuo, foi utilizada apresentando bons resultados. Apesar de resultados similares em ensaios de cisalhamento em tração, as juntas soldadas apresentaram vida bastante inferior nos ensaios de vida à fadiga, quando comparadas com as juntas rebitadas. / The main aim of this work was the determination of the parameters governing the Friction Stir Spot Welding (FSSW) of a AA2024-T3 aluminum alloy, by the obtained results comparison in pull-out and shear tensile tests and fatigue tests in lap-joints. Riveted joints of the same alloy were also tested in the same conditions for mechanical properties comparison. The main FSSW process parameters were: plunge rate, dwell time, tool penetration and tool rotational speed. The tool penetration and the tool rotational speed parameters were focused. The shear tensile tests results allowed the lap-joint shear resistance determination, that was lower, but close, of those obtained with riveted lap-joints. Microstructure and micro-hardness analysis was carried out to elucidate some tests perfomed results. The fatigue tests was performed in load control, with load ratio R of 0,1, in a lap joint produced with the same parameters of the specimen which presented the best tensile results. For the welded joints, a monitoring defect technique (CVM comparative vacuum monitoring), difference vacuum pressure based, was used showing good results. Although similar results in shear tensile tests, the welded joints showed so lower life in the fatigue tests, when compared with riveted joints.

Os discos de freio, durante a frenagem, são submetidos a tensões térmicas e mecânicas que podem ser relativamente altas quando muito bruscas (frações de segundo), situação em que a temperatura pode chegar a valores próximos de 600ºC. Esta variação de temperatura provoca choques térmicos que podem gerar trincas e/ou uma grande quantidade de deformação plástica no disco. A proposta deste trabalho foi a de investigar, através de experimentos, o comportamento mecânico e físico em quatro ligas de ferro fundido cinzento (A, B, C e E), utilizadas para produzir discos de freio de veículos automotivos. Para tanto, foram realizados ensaios termomecânicos de baixo ciclo em corpos de prova, entre 300ºC e 600ºC, nas condições em fase e fora de fase, adotando o critério de falha em 50% da tensão máxima (ASTM E-606) e em componentes (discos), além daqueles de difusividade térmica desde a temperatura ambiente até 600ºC. As curvas deformação em função da vida ( N) foram obtidas e analisadas segundo norma ASTM E 466/468. A análise microestrutural nos corpos de prova e peças, após os ensaios de fadiga, serviu para revelar a influência da morfologia e quantidade de grafita e da matriz sobre as propriedades mecânicas. A medição das difusividades térmicas teve como objetivo a verificação da influência do carbono equivalente e dos elementos de liga sobre esta propriedade física. Observou-se que, durante os ensaios de fadiga termomecânica em fase, em função da decomposição de parcela da cementita da perlita, houve, nos materiais, a chamada expansão grafítica, que teve influência na parte trativa do ciclo, diminuindo as tensões necessárias para se alcançar determinadas amplitudes de tensão mecânica. Pelos gráficos de amplitude de deformação mecânica em função do número de reversos para falhar, sob fadiga termomecânica em fase e fora de fase, observou-se que a melhor liga de ferro fundido cinzento foi a liga E. Esta constatação implicará em uma significativa redução dos custos de produção dos discos de freio, pois se poderá prescindir do elemento de liga Molibdênio, extremamente caro. Comparando-se os resultados de fadiga termomecânica com os de fadiga isotérmica a 25ºC, 300ºC e 600ºC, pôde-se verificar que os ensaios mais críticos foram os fora de fase, pois conduziram, comparativamente, a vidas menores. / Brake discs are submitted to thermal and mechanical stress that can be relatively high during abrupt braking action happens (fractions of seconds), causing the temperature to reach values as high as 600ºC. This temperature variation results in thermal shocks that can generate cracks and/or a large amount of plastic deformation in the disk. The main aim of this work was to investigate, through experiments, the mechanical and physical behavior of four alloys of gray cast iron (A, B, C and E), used to produce brake discs of automotives vehicles. Low cycle thermomechanical fatigue tests were carried out in components (discs) and in test specimens, between 300ºC and 600ºC, in the conditions in-phase and out-of-phase, adopting the failure criterion of 50% drop of the maximum tensile stress (ASTM E - 606). Thermal diffusivity values were measured from room temperature up to 600oC in order to analyze the effects of carbon content and alloying elements in physical properties. Curves -N were obtained and analyzed according to ASTM E 466/468 standard. Microstructural analysis was employed to reveal the influence of the matrix and morphology/amount of graphite on the mechanical properties. It was observed that, during in-phase thermomechanical fatigue tests, the volume expansion due to cementite decomposition into graphite and ferrite caused a decrease in the tensile stress necessary to achieve the mechanical strain imposed during tests. From M/2 x 2Nf graphs it was inferred that alloy E presented the best performance both in in-phase and out-of phase tests. The lack of Mo in this alloy implies in a significant reduction of cost production of the brake discs, due to the high cost of such alloying element. Out-of-phase thermomechanical fatigue tests resulted in shorter lives compared to isothermal fatigue tests carried out at 25ºC, 300ºC and 600ºC.

O processo de conformação por spray é interessante devido à capacidade de conjugar, em apenas uma etapa do processo, a vantagem da técnica de solidificação rápida combinada com alta produtividade dos processos de fundição convencional. Este processo permite a obtenção de materiais livre de macrossegregações, livre de porosidades e com microestrutura refinada. A evolução recente das pesquisas está levando ao desenvolvimento de novas ligas e os resultados têm sido interessantes. O processo de solidificação rápida inerente da conformação por spray permite a produção de ligas com composições diferentes das obtidas pela fundição convencional. O objetivo deste trabalho foi o de caracterizar mecanicamente uma liga de alumínio AA-6082 conformada por spray. Os resultados de testes de dureza Vickers são apresentados para seções de um preformado em relação a sua altura (em um arranjo tridimensional). O material foi avaliado na condição como conformado por spray e após tratamento térmico de solubilização a 525 ºC por 1 h, seguido por envelhecimento a 125 ºC por períodos distintos de 1 h, 10 h, 100 h e 500 h. É mostrado que o a liga AA 6082 conformada por spray mostra uma boa estabilidade térmica em relação a variação da dureza durante o envelhecimento. / The spray forming technology combines in a single step the advantages of the rapid solidification techniques and high the productivity of the conventional casting processes, allowing obtention of preforms with a refined microstructure, almost without porosity and macrosegregation free. The development and research efforts are leading to interesting alloys and materials production. The rapid solidification processes inherent to the spray forming allow the production of alloys with different compositions from those obtained by conventional ingot processes. The aim of this work was to carry out mechanical properties characterization of a spray formed AA-6082 alloy. The hardness results are presented in different sections related to the height of the spray formed preform (in a three-dimensional arrangement). The material was evaluated in the as sprayed condition and after heat treatment of solution at 525 ºC for 1 h, and aging for 1 h, 10 h, 100 h and 500 h periods. It was shown that the spray formed AA-6082 aluminum alloy is very stable regarding hardness variation during aging.