Pequenas amostras refundidas em forma de botões em forno de feixe de elétrons com alta taxa de resfriamento aumentam as temperaturas de transformação martensítica direta e reversa pelo fato de manterem boa parte do carbono e oxigênio em solução e também devido a possível evaporação do níquel. De uma maneira geral, o aumento da resistência mecânica é promovido pela precipitação de Ti4Ni2O, TiC e Ti3Ni4. A análise separando a recuperação superelástica total, RSET, em dois componentes, a recuperação superelástica propriamente dita, RSE, e a recuperação elástica convencional, REL, é inédita. Verificou-se que quando a resistência mecânica da matriz é alta, o componente superelástico aumenta com o número de ciclos e o componente da recuperação elástica decresce na mesma situação. Amostra com baixo teor de carbono apresenta recuperação superelástica, RSET, de 100% até 8% de deformação enquanto que a medida que se aumenta o teor de carbono, a mesma propriedade decresce com o aumento da deformação ou com o número de ciclos. O uso da máquina Gleeble acoplada a uma linha de difração de raios X com possibilidade de aquecimento é um trabalho inédito em ligas com efeito de memória de forma. Observou-se que o tratamento a 400 C apresentou melhor resultado em termos de recuperação superelástica e através do ensaio acima pôde se identificar as fases presentes e a evolução dos mesmos nos ciclos de deformação.

A nitretação da liga NbTi 50% em peso de Ti, foi examinada em uma atmosfera de nitrogênio, na faixa de temperatura 800-1000&#176C, utilizando-se a técnica de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e metalografia. Foi observada a formação de duas camadas contínuas de nitretos sobre a matriz: fase-&#948 (TiN) mais externa e a fase-&#958(Ti2N) mais interna. As duas camadas cresceram continuamente durante a reação, sendo que, a frente de saturação da matriz, pelo nitrogênio, cresceu mais rapidamente do que a frente de saturação do TiN. Foi proposto um método, utilizando-se dados de difratometria de raios-X, para se estudar o crescimento de camadas, sobre metais e ligas, formadas durante a reação com gases. A aplicação deste método permitiu fazer uma avaliação da cinética de crescimento da camada de TiN sobre a camada de Ti2N. A energia de ativação para o crescimento do TiN foi de 19 Kcal/mol, obtida a partir da lei temporal linear, e indicou um mecanismo não controlado pela difusão do nitrogênio através da camada de TiN. Os resultados obtidos indicam que o nitrogênio difunde através de túneis, ricos em Nb, onde sua difusão é mais rápida do que através do TiN. / The NbTi (50% wt. Ti) alloy nitretation under nitrogen atmosphere (p=760mm) at 800-1000&#176C was studied by X-ray diffractometry, TEM and optical metallograpy. During the reaction the two phases (Ti2N &#948 and TiN &#958) growed continuously, the (Ti2N, N2) reaction front growed faster than the (TiN, N2). A method for study the scale growing was proposed using X-ray diffractometry data. By using this method, the growth of TiN scale was analyzed and the activation energy of 19 Kcal/mol was determined using a linear timming Law indicating a mechanism not controlled by diffusion througth TiN layer. The present results suggest that the diffusion through the tight tunnels, rich in Nb, allow a fast transport of nitrogen through the TiN layer.

Dentre as diversas aplicações onde o titânio e suas ligas são empregados destaca-se a indústria aeroespacial, pois suas excelentes propriedades de resistência à fratura, resistência à corrosão e razão resistência/peso, a qual se mantém a elevadas temperaturas, torna imprescindível o seu uso. Por outro lado, a usinabilidade de titânio e suas ligas é geralmente considerada como sendo ruim devido a algumas características, como por exemplo, baixa condutividade térmica, reatividade química com a maioria dos materiais ferramenta, alta resistência em altas temperaturas e baixo módulo de elasticidade, entre outras. Por esses motivos, foram realizadas operações de torneamento de ultraprecisão com ferramenta de diamante, a fim de determinar o comportamento do Ti comercialmente puro (CP) e sua liga mais comercialmente usada (Ti-6Al-4V). Os ensaios foram feitos com uso de fluido de corte aplicado em forma de névoa (~100ml/hora) em uma máquina-ferramenta com alta rigidez e precisão de posicionamento (resolução 10 nanômetros). As técnicas de caracterização de superfície usadas foram: microscopia eletrônica de varredura, óptica e de força atômica, microdureza Vickers, perfilometria mecânica e óptica. Os danos superficiais observados devido à interação ferramenta/material foram associados ao fenômeno conhecido como delaminação. Os resultados obtidos de microdureza superficial mostraram aumentos que chegaram à ordem de 85% para o Ti (CP) e de 77% para o Ti-6Al-4V. Os menores valores encontrados para Ra ficaram em torno de 30 nm para o Ti (CP) e de 46 nm para o Ti-6Al-4V enquanto os menores valores encontrados de Rt para o Ti(CP) foi de 590 nm e para o Ti-6Al-4V foi de 416 nm sob as mesmas condições de usinagem. Portanto, a usinagem de ultraprecisão se torna uma alternativa eficiente no uso de operações de acabamento melhorando a integridade superficial do Ti (CP) e suas ligas. / Among the various applications where titanium and its alloys are employed, the aeronautic industry is one of the most important, because of their excellent properties such as fracture strength, corrosion resistance and high strength to weight ratio, which is maintained at high temperatures. However, the machinability of titanium and its alloys is generally considered poor due to some of their characteristics as low thermal conductivity, chemical reactivity with most tool materials, high resistance to mechanical work at high temperature and low young\'s modulus, etc. Ultraprecision diamond turning has been carried out in order to determine the behaviour of commercially pure Ti and the most used alloy ((Ti-6Al-4V). Cutting fluid has been applied in the form of mist (~100 ml/hora) during the experiments. A high stiffness and high precision machine tool has been used (positioning precision of 10 nm). Scanning electron microscopy, optical microscopy, atomic force microscopy, Vickers microhardness test and contact and optical perfilometry have been used to characterize the machined surfaces. The surface damage observed due to the interaction tool-workpiece have been associated with the known phenomenon of delamination. The microhardness results presented an increase of the order of 85% for Ti (CP) and of 77% for the Ti-6Al-4V alloy after machining. The lowest values for Ra are around 30 nm for Ti (CP) and 46 nm for Ti-6Al-4V and the lowest values of Rt for Ti (CP) are about 590 nm and 416 nm for the Ti-6Al-4V, for the same conditions. The ultraprecision machining of titanium and its alloys may be an efficient alternative for finish operations resulting in better surface integrity.

A capacidade de resistência à corrosão sofrida pelas próteses dentais confeccionadas com ligas metálicas é de grande importância na clínica odontológica devido à ocorrência de possíveis reações biológicas, como por exemplo, sintomas alérgicos e degradação das restaurações. Em razão da presença de fatores diversos agindo no meio oral, todo material restaurador, metálico ou não, sofre uma ação de deterioração em sua superfície, seja por variação de pH, dieta alimentar, temperatura ou mastigação. Houve evolução de novas ligas metálicas, entre elas o titânio (Ti), que apresenta propriedades físicas e biocompatíveis excelentes, sendo um material muito utilizado em vários setores relacionados à área odontológica, principalmente na indústria de implantes dentais. Nesse estudo foi avaliada a rugosidade superficial de duas ligas metálicas (Ti e Ni Cr ) em três fases distintas, através de leituras realizadas pelo rugosímetro de superfície nos corpos de prova, submetidos à ciclagem térmica e submersos em saliva artificial à temperatura constante de 37 graus centígrados, por um período de 8 meses. Através dos resultados estatísticos obtidos, conclui-se que não existe diferença entre as ligas, no tocante aos fatores tempo e aspecto visual, havendo somente diferença significante entre as fases I e III do estudo. / The resistance capacity to corrosion to which the dental prosthesis made in mettalic alloys are subject has a major importance in the dental clinic, due to the occurance of possible biological reactions such as, for example, allergic symptoms and degradation of restorations. As there are several factors acting in the oral medium, every restoration material, either metallic or not, is subject to a deterioration action in its surface, caused by pH variation, alimentary diet, temperature and chewing. New metallic alloys have been developed, among them the Titanium (Ti), which presents excellent acceptance in the dentistry area , mainly in the industry of dental implants. This study appraised the superficial rugosity of two metallic alloys Titanium e Nickel Chromium (Ni Cr) in three different phases , through readings made by the surface rugosimeter in the test bodies, submitted to thermal cycling and submerged in artificial saliva at constant temperature of 37 degrees, for a period of 8 months. Through the achieved statistic results, it may be concluded that there is no difference between the alloys, concerning the time and visual aspect factors, there being a significant difference only between phases I and III of the study.

O presente trabalho apresenta um breve apanhado do processo de forjamento, resultados da investigação experimental e da análise computacional acerca do teste de compressão do anel e ensaio do tubo cônico, ambos visando a determinação do coeficiente de atrito existente na região de contato entre as matrizes e os corpos-de-prova, para as ligas de alumínio AA6351 e de titânio Ti6Al4V. Foram realizadas curvas teóricas de calibração do coeficiente de atrito tanto para o alumínio quanto para o titânio com faixa de temperatura distinta para cada um dos materiais. Após a realização da calibração por meio das curvas foram realizados os ensaios práticos de compressão do anel e do tubo cônico, também foram realizadas as simulações computacionais dos ensaios do tubo. Estas simulações permitiram a verificação teórica do fluxo de material no interior dos corpos de prova comparando-as com o material obtido em ensaios práticos, comprovando a eficiência dos programas de simulação, visto que a geometria do tubo favorece a comparação entre a simulação e os testes experimentais. Os resultados obtidos tanto nos experimentos teóricos como os práticos, efetuou-se uma comparação com os dados das referências bibliográficas descritas neste trabalho. Em que os dois lubrificantes testados apresentaram desempenho satisfatório, devido à redução do contato interfacial da relação matriz/peça. E o ensaio do tubo cônico mostrou-se viável apenas para determinação a quente do coeficiente de atrito, neste caso o comportamento em ambos os ensaios é similar. / This paper presents a brief overview of the forging process and the results of experimental investigation and computational analysis of ring compression testing and conical tube-upsetting test, both aiming to determine the coefficient of friction in the region of contact between die and bodies-of-evidence for the AA6351 aluminum alloy and titanium Ti6Al4V. Theoretical calibration through curves were performed of the coefficient of friction were performed for both aluminum and titanium with different temperature range for each material. After completion of the calibration curves compression ring and the conical tube practical tests were performed, computer simulations of the tube-upsetting test were also performed. Continue) These simulations allowed to verify the theoretical flow of material within the samples and comparing them with the material obtained in practical tests, proving the efficiency of simulation programs, since the geometry of the tube facilitates the comparison between the simulation and testing experiments. The results in both theoretical and practical experiments, were a compared with the data from the references described herein. Two oils tested showed a satisfactory performance due to the reduced interfacial contact relationship die/workpiece. And the tube-upsetting test was feasible only to determine the hot coefficient of friction, in this case the behavior in both tests is similar.

O presente trabalho apresenta um breve apanhado do processo de forjamento, resultados da investigação experimental e da análise computacional acerca do teste de compressão do anel e ensaio do tubo cônico, ambos visando a determinação do coeficiente de atrito existente na região de contato entre as matrizes e os corpos-de-prova, para as ligas de alumínio AA6351 e de titânio Ti6Al4V. Foram realizadas curvas teóricas de calibração do coeficiente de atrito tanto para o alumínio quanto para o titânio com faixa de temperatura distinta para cada um dos materiais. Após a realização da calibração por meio das curvas foram realizados os ensaios práticos de compressão do anel e do tubo cônico, também foram realizadas as simulações computacionais dos ensaios do tubo. Estas simulações permitiram a verificação teórica do fluxo de material no interior dos corpos de prova comparando-as com o material obtido em ensaios práticos, comprovando a eficiência dos programas de simulação, visto que a geometria do tubo favorece a comparação entre a simulação e os testes experimentais. Os resultados obtidos tanto nos experimentos teóricos como os práticos, efetuou-se uma comparação com os dados das referências bibliográficas descritas neste trabalho. Em que os dois lubrificantes testados apresentaram desempenho satisfatório, devido à redução do contato interfacial da relação matriz/peça. E o ensaio do tubo cônico mostrou-se viável apenas para determinação a quente do coeficiente de atrito, neste caso o comportamento em ambos os ensaios é similar. / This paper presents a brief overview of the forging process and the results of experimental investigation and computational analysis of ring compression testing and conical tube-upsetting test, both aiming to determine the coefficient of friction in the region of contact between die and bodies-of-evidence for the AA6351 aluminum alloy and titanium Ti6Al4V. Theoretical calibration through curves were performed of the coefficient of friction were performed for both aluminum and titanium with different temperature range for each material. After completion of the calibration curves compression ring and the conical tube practical tests were performed, computer simulations of the tube-upsetting test were also performed. Continue) These simulations allowed to verify the theoretical flow of material within the samples and comparing them with the material obtained in practical tests, proving the efficiency of simulation programs, since the geometry of the tube facilitates the comparison between the simulation and testing experiments. The results in both theoretical and practical experiments, were a compared with the data from the references described herein. Two oils tested showed a satisfactory performance due to the reduced interfacial contact relationship die/workpiece. And the tube-upsetting test was feasible only to determine the hot coefficient of friction, in this case the behavior in both tests is similar.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3325.pdf: 7910101 bytes, checksum: 751289fb7ab9fa88d9058fd3d89cf214 (MD5) Previous issue date: 2010-03-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / Searching the development of bulk metallic glasses the research takes two directions, the development of alloys with a high glass forming ability and development of new processes or improving existing processes. In this context, the present study aimed at to evaluate the solidification processes suction and centrifugal casting, both using copper moulds. The alloys Ti34Cu36Ni8Zr22 and (TiZr)80Co12Fe8 were investigated. Fully amorphous melt spun ribbons were produced presenting good thermal parameters. However, the production of bulky samples by the foregoing processes showed that the alloys have low glass forming ability. The centrifugal casting process, despite the high cooling rate have failed to keep the chemical composition, presented turbulent filling and was unable to prevent heterogeneities that are carried from the crucible into the sample. The suction process showed high cooling rate with a good combination of appropriate mould filling, maintenance of chemical composition and to avoid the presence of heterogeneities in a satisfactory manner. Both processes kept the oxygen level at satisfactory values, below 1000 ppm. Comparing with the arc melting process using copper crucible, the suction casting process decreased slightly, in average, the oxygen levels. On the other hand, the centrifugal casting process increased slightly the contamination by oxygen. / Buscando o desenvolvimento de ligas amorfas de grande volume as pesquisas tomam dois rumos, o desenvolvimento de ligas com alta tendência à formação de estrutura amorfa e o desenvolvimento de novos processos ou a melhoria dos processos existentes. Neste contexto, no presente trabalho foram estudados os processos de solidificação por fundição em sucção e fundição por centrifugação, ambos em coquilha de cobre, além de serem investigadas a ligas Ti34Cu36Ni8Zr22 e (TiZr)80Co12Fe8. Foram obtidas fitas totalmente amorfas produzidas por melt-spinning, com parâmetros térmicos relativamente bons. Entretanto, a produção de amostras volumosas pelos processos sugeridos revelou que as ligas têm baixa tendência à formação de estrutura amorfa. O processo de fundição por centrifugação, apesar da alta taxa de resfriamento, se revelou incapaz de manter a composição química das amostras, mostrou-se turbulento e incapaz de evitar que heterogeneidades sejam carregadas para dentro da amostra. O processo de sucção apresentou alta de taxa de resfriamento com uma boa combinação de preenchimento adequado, manutenção de composição química e evitar a presença de heterogeneidades de maneira satisfatória. Ambos os processos atingiram níveis de oxigênio satisfatórios, abaixo de 1000 ppm, sendo que o processo de sucção em média diminuiu a contaminação e o processo de centrifugação em média aumentou a contaminação por oxigênio, em relação ao obtido na fusão a arco com cadinho de cobre em atmosfera inerte.

Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-09-12T17:59:06Z No. of bitstreams: 1 DissAS.pdf: 3683315 bytes, checksum: 5ae06ee0ca42268d4a03bfff70047e6c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T18:03:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissAS.pdf: 3683315 bytes, checksum: 5ae06ee0ca42268d4a03bfff70047e6c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T18:03:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissAS.pdf: 3683315 bytes, checksum: 5ae06ee0ca42268d4a03bfff70047e6c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T18:03:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissAS.pdf: 3683315 bytes, checksum: 5ae06ee0ca42268d4a03bfff70047e6c (MD5) Previous issue date: 2012-02-10 / Não recebi financiamento / Stainless steel orthopedic implants are still the most widely used in Brazil due to their lower cost. There is, however, a tendency to expand the use of special alloys such as titanium-based, due to clinical advantages that they present, notably the low modulus of elasticity and the best biocompatibility among the metallic biomaterials. The surface treatments aim to develop substrates suitable for bone growth, thus preventing the implantation of the prosthesis with PMMA cement, which results in an efficient mechanical fixing, but there is no biological interaction between implant and bone. There are several surface modification techniques, all of them improving at some level the process of osseointegration. However, researches have focused on biological aspects of the process and, despite the durability of the implant, there is currently no objective information in the literature about the influence of surface treatments on the mechanical behavior under cyclic stresses. The laser surface modification emerges as a promising alternative, since it permits precise control of parameters, regular surface development, induces reduced mechanical and thermal damage, and is known to promote osseointegration. The femtosecond laser, in particular, allows pulses of short duration (10-15s), reducing even more the damage caused by heat input. This study evaluated the influence of surface modification by femtosecond LASER in the fatigue resistance of Ti-6Al-4V alloy samples. S-N curves were determined for the reference samples and for the samples with modified surface. The topography developed and the fracture surfaces were analyzed by scanning electron microscopy. The femtosecond LASER has developed a regular surface with a bimodal distribution of microcolumns and ripples, and did not cause severe damage adjacent to the modified surface, however, has significantly reduced fatigue resistance. / Os implantes ortopédicos de aço inoxidável ainda são – em razão do menor custo - os mais utilizados no Brasil, mas há uma tendência em se ampliar a utilização de ligas especiais, como as de titânio, devido às vantagens clínicas que apresentam, destacando-se o baixo módulo de elasticidade e a melhor biocompatibilidade dentre os biomateriais metálicos. Os tratamentos de superfície buscam desenvolver substratos adequados ao crescimento ósseo, evitando assim a implantação da prótese por cementação com PMMA, que resulta em uma eficiente fixação mecânica, porém não há interação biológica entre o implante e o osso. Existem diversas técnicas de modificação superficial, todas elas melhorando em algum nível o processo de osseointegração. Entretanto, as pesquisas têm se concentrado nos aspectos biológicos do processo e, a despeito da durabilidade do implante, não há atualmente na literatura informações objetivas sobre a influência destes tratamentos de superfície no comportamento mecânico sob esforços cíclicos. A modificação superficial por LASER surge como uma alternativa promissora, pois permite um controle preciso de parâmetros, oferece regularidade, induz reduzidos danos mecânicos e térmicos e conhecidamente promove a osseointegração. O LASER de femtosegundo, em especial, permite pulsos de curtíssima duração (10-15s), reduzindo ainda mais os danos decorrentes do aporte térmico. Este trabalho avaliou a influência da modificação superficial por LASER de femtosegundo na resistência à fadiga de corpos de prova da liga Ti-6Al-4V. Foram levantadas as curvas S-N para amostras de referência e com a superfície modificada. A topografia formada e as superfícies de fratura foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura. O laser de femtosegundo desenvolveu uma superfície regular bimodal de microcolunas e ripples, não causou danos metalúrgicos severos nas adjacências da superfície, porém, reduziu significativamente a resistência à fadiga.

Currently titanium alloys metastable β type have been chosen for the biomedical applications because it has high corrosion resistance and young modulus values close to the modulus of bone. In this work we used the alloy Ti-35Nb- X Sn (0; 2,5; 5 wt%), type β-Sn, with the objective of optimizing the microstructure and mechanical properties for biomedical applications. The ingots was melted in arc furnace and subsequently homogenized at 1273K in controlled atmosphere for 12 hours in the oven and cooled, yielding a microstructure formed by the β phase. As a result, Vickers hardness testing were conducted in different regions, it was observed that the Ti-35Nb presented greater hardness value among the studied alloys, for X-ray diffraction on deformed condition all showed martensitica α” phase from the process of deformation and deformed condition 90% all samples were recrystallized. / Atualmente as ligas de titânio do tipo β metaestável têm sido as eleitas para aplicações biomédicas por possuem elevada resistência à corrosão e valores de módulo de elasticidade próximos ao módulo do osso. Nesse trabalho foi utilizada a liga Ti-35Nb a qual foi adicionado terrores de estanho para verificar as transformações de fases associadas a recristalização com o objetivo de otimizar a microestrutura e as propriedades mecânicas, visando uma possível aplicação biomédica. A liga foi fundida em forno a arco, posteriormente homogeneizada a 1000°C em atmosfera controlada durante 12 horas e resfriados no forno, obtendo-se uma microestrutura formada pela fase β. Em seguida, as amostras foram deformadas empregando uma matrix que foi submetida a um processo de compressão e posteriormente foi reaquecida a 900°C por 1 hora para avaliar o processo de recristalização. Na sequência, foram realizados ensaios de dureza Vickers em diferentes regiões, foi observado que a liga Ti-35Nb apresentou o maior valor de dureza dentre as ligas estudadas, para a difração de Raios X na condição deformada todas apresentaram a fase martensitica α” advinda do processo de deformação e na condição deformada 90% todas amostras foram recristalizadas.

A nitretação da liga NbTi 50% em peso de Ti, foi examinada em uma atmosfera de nitrogênio, na faixa de temperatura 800-1000&#176C, utilizando-se a técnica de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e metalografia. Foi observada a formação de duas camadas contínuas de nitretos sobre a matriz: fase-&#948 (TiN) mais externa e a fase-&#958(Ti2N) mais interna. As duas camadas cresceram continuamente durante a reação, sendo que, a frente de saturação da matriz, pelo nitrogênio, cresceu mais rapidamente do que a frente de saturação do TiN. Foi proposto um método, utilizando-se dados de difratometria de raios-X, para se estudar o crescimento de camadas, sobre metais e ligas, formadas durante a reação com gases. A aplicação deste método permitiu fazer uma avaliação da cinética de crescimento da camada de TiN sobre a camada de Ti2N. A energia de ativação para o crescimento do TiN foi de 19 Kcal/mol, obtida a partir da lei temporal linear, e indicou um mecanismo não controlado pela difusão do nitrogênio através da camada de TiN. Os resultados obtidos indicam que o nitrogênio difunde através de túneis, ricos em Nb, onde sua difusão é mais rápida do que através do TiN. / The NbTi (50% wt. Ti) alloy nitretation under nitrogen atmosphere (p=760mm) at 800-1000&#176C was studied by X-ray diffractometry, TEM and optical metallograpy. During the reaction the two phases (Ti2N &#948 and TiN &#958) growed continuously, the (Ti2N, N2) reaction front growed faster than the (TiN, N2). A method for study the scale growing was proposed using X-ray diffractometry data. By using this method, the growth of TiN scale was analyzed and the activation energy of 19 Kcal/mol was determined using a linear timming Law indicating a mechanism not controlled by diffusion througth TiN layer. The present results suggest that the diffusion through the tight tunnels, rich in Nb, allow a fast transport of nitrogen through the TiN layer.