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Efeito dos elementos substitucional e intersticial na microestrutura e propriedades mecânicas de ligas Ti-x%pNi, x = 5, 10, 15 e 20 / Effect of substitutional and intersticial elements on microstructure and mechanical proprierties of Ti-wtNi, x = 5, 10, 15 e 20 alloysCascadan, Daniela [UNESP] 02 May 2016 (has links)
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Previous issue date: 2016-05-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Ligas de titânio apresentam grande potencial para uso como biomateriais devido à boa biocompatibilidade e propriedades mecânicas. A adição do níquel ao titânio melhora a resistência ao desgaste, à corrosão e propriedades mecânicas deste elemento. O objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da dopagem de oxigênio na estrutura, microestrutura e em algumas propriedades mecânicas selecionadas de ligas do sistema Ti-xNi%p, x= 10, 15 e 20. Neste trabalho as ligas foram preparadas pela fusão dos metais comercialmente puros em forno a arco voltaico. Para comprovar a composição das ligas obtidas foram feitas análises químicas por emissão óptica por plasma induzido e EDS, que forneceu também o mapeamento dos elementos titânio e níquel para verificar a homogeneidade das ligas. Tratamentos térmicos de homogeneização foram realizados como preparação para a conformação mecânica, no caso a laminação a quente, e após para obter uma microestrutura mais estável, livre de tensões. A seguir foram realizadas dopagens com oxigênio, variando a pressão deste gás e a temperatura, originando amostras com quantidades diferentes de oxigênio. A estrutura foi analisada por difração de raios-X e a microestrutura por microscopia óptica, eletrônica de varredura e EDS para analisar a distribuição dos elementos titânio e níquel nas fases. A quantificação de oxigênio e nitrogênio foi feita por fusão sob gás inerte. As propriedades mecânicas mensuradas foram dureza e módulo elástico dinâmico. Os resultados mostraram que as amostras apresentam a concentração adequada de níquel e boa homogeneidade dos elementos. As ligas apresentam predominantemente as fases alfa e intermetálica Ti2Ni e a quantidade desta aumenta de acordo com a concentração de níquel. Nas amostras Ti15Ni e Ti20Ni este intermetálico reagiu com oxigênio formando o trióxido Ti4Ni2O. As microestruturas variaram de acordo com o processamento, assim como os valores de microdureza. Os valores de módulo elástico estão um pouco acima do titânio devido â formação de uma nova fase intermetálica, mas não variaram significativamente com os processamentos e a dopagem com oxigênio. / Titanium alloys have great potential for use as biomaterials due to the good biocompatibility and mechanical properties. The nickel addition to titanium improves the wear, corrosion and mechanical resistance of this element. The objective of this work was to investigate the effects of oxygen doping on structure, microstructure and on some selected mechanical properties of Ti-xNi wt% (x = 10, 15 and 20) alloys system. In this work, the alloys were prepared by melting of commercially pure metals in arc furnace. To establish the composition of the obtained alloys chemical analyses were made by induced plasma optical emission and EDS, which also provided the titanium and nickel elements mapping to check the homogeneity of alloys. Homogenization heat treatment was performed in preparation for conformation, in the case hot-rolling, and after, to get a more stable microstructure, free of stress. Oxygen doping were made, by varying the pressure of this gas and temperature, resulting in samples with different quantity of oxygen. The structure was analyzed by x-ray diffraction and the microstructure by optical and scanning electron microscopy, and EDS, to analyze the distribution of the elements titanium and nickel in phases. Quantification of oxygen and nitrogen was made by melting under inert gas. The mechanical properties measured were hardness and elastic modulus. The results showed that the samples have the proper concentration of nickel and titanium, and good homogeneity of the elements. The alloys present predominantly alpha and Ti2Ni intermetallic phases and its amount increases according to the nickel concentration. In Ti15Ni Ti20Ni samples this intermetallic reacts with oxygen forming trioxide Ti4Ni2O. The microstructures varied according to the processing, as well as the values of microhardness. The values of elastic modulus are a little above the titanium due to the formation of new intermetallic phase,but not varied significantly with the processing and oxygen doping.
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Comportamento termoelástico de atuadores termoconformados com fio de liga de Ti-Ni com memória de formaLuís da Silva Junior, João 31 January 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento termoelástico de atuadores com
geometrias diferentes, termoconformados a partir de um fio de Ti-Ni com memória de forma.
O uso de atuadores com memória de forma pode ser aplicado em substituição às bobinas
elétricas do tipo solenóide de válvulas industriais, eliminando o risco de centelhamento,
sobretudo em áreas classificadas como de atmosfera explosiva. Ensaios de caracterização do
tipo MEV-EDS, DRX e DSC foram empregados com o objetivo de identificar os elementos e
fases constituintes na liga Ti-Ni. Em seguida, foram realizados ensaios de tração em um
dispositivo desenvolvido no Laboratório de Materiais Inteligentes do Departamento de
Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Pernambuco. Nestes ensaios foram
aplicadas tensões constantes com magnitudes variando de 45MPa a 362MPa. A partir destes
ensaios foram determinadas temperaturas críticas de transformação de fase (A S , A F , M S e
MF ), histereses térmicas e deformações termoelásticas. Foi revelado o surgimento de uma
terceira fase, denominada de fase R, suprimida em função da intensidade da tensão externa
aplicada. A avaliação da influência das tensões externas aplicadas, nos ensaios de tração,
permitiu concluir também que à medida que a magnitude da tensão era elevada, provocava
aumento direto na temperatura crítica de transformação M S , comprovando a perfeita
aplicabilidade da Lei de Clausius-Clayperon em atuadores com memória de forma com
geometria helicoidal
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Estudo do comportamento em fadiga de alto ciclo da liga Ti-35Nb-7Zr para aplicações biomédicas / Study of the high cycle fatigue behavior of Ti-35Nb-7Zr alloy for biomedical applicationsMacedo, Beatriz Zuleika de 19 October 2018 (has links)
Ligas de titânio do tipo ??compostas de elementos não tóxicos são materiais com potencial para aplicações biomédicas por apresentarem baixo módulo de elasticidade, efeito de memória de forma, biocompatibilidade satisfatória e boa conformabilidade. Para os biomateriais, o conhecimento das propriedades de fadiga é essencial para garantir uma alta confiabilidade para implantes ortopédicos e odontológicos. As propriedades mecânicas dependem diretamente do processamento termomecânico, da taxa de resfriamento imposta à liga e da composição química, que são fatores responsáveis pela determinação de sua microestrutura. Neste contexto, neste trabalho foi avaliado o comportamento em fadiga da liga Ti-35Nb-7Zr (% em p.) para aplicações biomédicas. Trata-se de uma liga de titânio do tipo ??e a motivação desse estudo baseou-se em complementar resultados de suas propriedades microestruturais e mecânicas obtidos em estudos anteriores realizados no DEMAR - EEL/USP. A liga foi produzida por fusão a arco a partir de materiais (Ti, Nb, Zr) de pureza comercial. A rota de processamento termomecânico envolveu as etapas de tratamento térmico de solubilização, forjamento rotativo a frio, tratamento térmico de recristalização. Um tratamento térmico ultrarrápido (Flash) foi adicionado para promover o refino de grãos e aumento da resistência mecânica. A caracterização microestrutural foi realizada por técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difratometria de raios X e medidas de dureza Vickers. As propriedades mecânicas foram investigadas por ensaios de tração uniaxial e ensaios de fadiga de alto ciclo por flexão rotativa de corpos de prova lisos e entalhados. Com relação ao conjunto de propriedades, os melhores resultados podem ser considerados para a condição recristalizada à 1000ºC/2h + flash. Os resultados obtidos neste trabalho confirmam a possibilidade de uso da liga Ti-35Nb-7Zr para aplicações biomédicas. / ?-type titanium alloys composed of non-toxic elements are materials with potential for biomedical applications because they have low elastic modulus, shape memory effect, satisfactory biocompatibility and good workability. For biomaterials, knowledge of fatigue properties is essential to ensure high reliability for orthopedic and dental implants. The mechanical properties depend directly on thermomechanical processing, alloy cooling rate and chemical composition, which are responsible for the determination of its microstructure. In this context, this work was evaluated the fatigue behavior of the Ti- 35Nb-7Zr alloy (wt. %) for biomedical applications. It is a ?-type alloy and the motivation of this study was based on complementing the results of its microstructural and mechanical properties previously obtained at DEMAR-EEL/USP. The alloy was produced from materials of commercial purity (Ti, Nb and Zr) by arc meling. The thermomechanical processing route consisted the steps of solubilization heat treatment, cold rotary forging, recrystallization heat treatment. A ultrafast thermal treatment (Flash) was additioned to promote the grain refinement and to increase mechanical strength. The microstructural characterization was done by optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X ray diffraction techniques and Vickers microhardness tests. The mechanical properties was investigated by uniaxial tensile tests and rotary bending high cycle fatigue tests of smooth and notched specimens. With respect to the set of properties, the best results can be considered for recrystalized condition at 1000ºC/2h + flash. The results obtained in this work confirm the possibility of using the Ti-35Nb-7Zr alloy for biomedical applications.
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Influência da velocidade de resfriamento nas temperaturas de transformação e na tendência de amorfização em fitas Ti-Cu-Ni. / Influence of cooling rate in the transformation temperatures and the glass forming ability in Ti-Cu-Ni ribbons.RAMOS, Alana Pereira. 04 April 2018 (has links)
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Previous issue date: 2017-08-07 / As ligas ternárias de Ti-Cu-Ni com memória de forma são conhecidas por
apresentarem transformação de fase característica e propriedades semelhantes
às ligas binárias Ti–Ni. Estudos realizados com ligas ricas em cobre mostraram
que a adição de cobre nas ligas de Ti-Ni reduz a histerese de resposta do efeito
de memória de forma e aumenta a TFA (tendência de formação de fase amorfa)
ainda pouco estudada com altas porcentagens de cobre. Diante disso, este
trabalho teve como objetivo avaliar a influência da velocidade de resfriamento nas
temperaturas de transformação e na tendência de amorfização em fitas de Ti-CuNi
resfriadas rapidamente. Para tanto, foram produzidas duas fitas Ti01 (Ti 43,5 Cu
37,8 Ni 18,7) e Ti02 (Ti 58,4 Cu 25,6 Ni 16,0) pelo processo melt spinning, variando-se a
velocidade linear da roda em 21 m/s e 63 m/s. As amostras foram caracterizadas
utilizando-se técnicas DSC, DR-X, RET e MO. Após essa caracterização pode-se
afirmar que a técnica de melt spinning permite a produção de fitas muito finas, da
ordem de micrômetros, em apenas uma etapa de processamento, assim como
também foi possível a produção de fitas amorfas, do sistema Ti-Cu-Ni, sem
nenhuma fase cristalina como observado na fita Ti01 e Ti 02 obtidas com
velocidade linear de 63m/s. O tratamento térmico foi suficiente para remover
todos os defeitos produzidos pelo processo de solidificação rápida e produzir um
rápido crescimento de grão, favorecendo o aumento das temperaturas de
transformação martensíticas e austeníticas. / Ternary alloys with shape memory Ti-Cu-Ni are known to submit a characteristic
phase transformation and properties similar to the and Ti-Ni binary alloy . Studies
with rich-copper alloys showed that the addition of copper in alloys Ti-Ni reduces
the hysteresis response of the shape memory effect and increases the TFA
(tendency to form amorphous phase) still little studied with high percentages of
copper. Thus, this study aimed to evaluate the influence of cooling rate on the
transformation temperatures and on the tendency of Cu-Ni-Ti ribbons rapidly
solidified. Therefore, two ribbons TI01 (Ti 43.5 Cu 37.8 Ni 18.7) and Ti02 (Ti 58.4 Cu 25.6
Ni 16.0) were produced by melt spinning process, varying the wheel linear velocity
21 m/s and 63 m/s. The samples were characterized using DSC, X-DR, RET and
MO and techniques. Melt spinning technique allows the production of very thin
ribbons of the order of microns, in one processing step, as it was also possible to
produce amorphous ribbons, the system Ti-Cu-Ni, without crystalline phase as
observed in TI01 and 02 Ti02 with linear velocity of 63m/s. The heat treatment was
sufficient to remove all defects produced by rapid solidification process and
produce a rapid grain growth, favoring the increase of temperatures of martensitic
and austenitic transformation.
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