Orientador: João Batista Fogagnolo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T20:13:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguezPerez_JessicaMarlena_M.pdf: 4283527 bytes, checksum: 428a287377aaab009ef368ca3005561b (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O interesse em ligas do sistema titânio-nióbio para aplicações ortopédicas se deve à excelente resistência mecânica e biocompatibilidade, sendo que o módulo de elasticidade pode ser controlado pelo teor de nióbio. Existem diversos processos que podem tornar estas ligas adequadas para uso como biomaterial e que resultam em diferentes fases com diferentes propriedades. O presente trabalho teve como objetivo modificar peças sinterizadas de ligas do sistema titânio-nióbio por refusão superficial por laser. Foram utilizadas ligas com diferentes composições químicas, variando-se o teor de nióbio de 5 a 45% em peso. Foram analisados os efeitos da variação dos parâmetros de processamento, potência e velocidade de deslocamento do feixe laser, sobre a morfologia de cordões isolados. Foram obtidas camadas contínuas de refusão por sobreposição de cordões de isolados. As amostras sinterizadas com teores de nióbio entre 5 e 20% apresentaram as fases ? e ?. A amostra com teor de nióbio de 25% e maiores apresentam regiões com fase ? completamente estabilizada e regiões com as fases ? e ? devido à heterogeneidade química na distribuição de nióbio. A amostra com teor de nióbio de 45% apresenta apenas a fase ?, porém também se observa nessa amostra a heterogeneidade na distribuição de nióbio. Constatou-se que a potência do feixe de laser é o parâmetro de maior influência na morfologia e dimensões da zona fundida dos cordões isolados. Dependendo do teor de nióbio, diferentes fases são formadas nas camadas continuas de refusão. Para teor de nióbio de 5%, obtém-se a fase martensítica ?', de estrutura hexagonal. Para teor de nióbio de 15%, obtém-se majoritariamente a fase ?' com presença da fase martensítica ortorrômbica ?''. Para teor de nióbio de 25%, obtém-se a fase ?'', com pequena fração de fase ?. Para teor de nióbio de 35 e 45%, obtém-se a fase ? em toda a zona fundida e a fase ?'' na zona termicamente afetada. Tanto os cordões isolados como as camadas refundidas das amostras com teores de 15, 25, 35 e 45% em peso de nióbio apresentaram heterogeneidade química devido à microssegregação de soluto durante a solidificação. Os valores de módulo de elasticidade medidos por nanoindentação foram decrescentes para aumentos da quantidade de nióbio, tanto nas zonas modificadas pelo laser quanto no substrato sinterizado. Os valores de nanodureza mantiveram-se constantes, dentro da variação estatística dos resultados / Abstract: The interest in alloys of the titanium-niobium system for orthopedic applications is due to their excellent mechanical resistance and biocompability, as the elastic modulus may be controlled by niobium content. There are several processes that can make those alloys adequate to be used as biomaterials and that result in different metallic phases with different properties. The objective of this study was to modify, by laser surface remelting, sintered parts of alloys from the titanium-niobium system. Alloys with different chemical compositions were used; the niobium content varied from 5 to 45wt%. The effects of the variation of processing parameters (laser beam power and scan speed) on the morphology of the isolated tracks were analyzed. Continuous remelting layers were obtained by overlapping isolated tracks. The sintered samples with niobium content between 5 and 20% exhibited both ? and ? phases. The sample with a niobium content of 25% or more had regions of completely stabilized ? phase and regions of ? and ? phases due to the chemical heterogeneity in the niobium distribution. The sample with a 45% niobium content showed only the ? phase, but heterogeneity in the niobium distribution is also seen. It was found that the laser beam power is the parameter that most influences the morphology and dimensions of the molten area of isolated tracks. Depending on the niobium content, different phases are formed in the continuous remelting layers. For a niobium content of 5%, the martensitic ?' phase of hexagonal structure is obtained. For a niobium content of 15%, the ?' phase is mostly obtained, with the presence of orthorhombic, martensitic ?'' phase. For a niobium content of 25%, the ?'' phase, with a small fraction of ? phase, is obtained. For niobium contents of 35 and 45%, ? phase throughout the molten area and ?'' phase in the heat affected zone are obtained. Both the isolated tracks and the continuous remelting layers on the samples with niobium weight contents of 15,25,35 and 45wt% presented chemical heterogeneity due to solute microsegregation during solidification. The values of elastic modulus measured by nanoindentation decreased as the niobium content increased, both in the laser modified zones and in the sintered substrates. The values of nanohardness remained constant within the results' statistical variation / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

Neste trabalho, são apresentados os detalhes do projeto, da construção e do desenvolvimento de um laser de CO2 de alto fluxo. O trabalho surgiu de necessidades específicas do Laboratório de Desenvolvimento de Aplicações de Laser e Óptica (DedALO) da Divisão de Fotônica do IEAv, onde é necessário um laser de CO2 contínuo, com potência da ordem de 1 kW e que possa ser operado como amplificador de um oscilador pulsado de baixa potência, para aplicações em processamento de materiais, propulsão a laser e evaporação de metais utilizados nos projetos de separação isotópica. Por meio de estudos teóricos e observações práticas, procurou-se reunir o maior número de dados disponíveis para a montagem de lasers de CO2 de alto fluxo. São apresentados os detalhes de projeto da cavidade ressonante, do trocador de calor, resistor ballast, sistema de vácuo, sistema elétrico e sistema de fluxo. São também descritos os componentes, a sua montagem, técnicas de alinhamento de espelhos, medição de potência e de fluxo. Com o primeiro protótipo foram obtidos 200 W de potência contínua, uma eficiência de conversão de energia elétrica em óptica de 13%, quando operando com uma pressão ótima de 24 Torr (3200 Pa) de uma mistura padrão de 10% de CO2, 10% de N2, 80% de He, com uma vazão de 0,121 m3/s. Estes resultados são comparados com os previstos pelos modelos utilizados e é verificada uma boa concordância entre eles.

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T03:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_AlexMaiado_M.pdf: 9829466 bytes, checksum: 78b8c487039e438993230c1c4d52544c (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho procurou-se observar as mudanças microestruturais e os efeitos na resistência à corrosão dos aços inoxidáveis duplex UNS S32304 e S32205, bastante utilizados pela indústria petrolífera, após realização de tratamentos superficiais por refusão a laser. Foram realizados inicialmente vários testes para a determinação experimental dos parâmetros de processo. Após a escolha otimizada dos parâmetros, as mudanças microestruturais foram analisadas por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura - MEV, difração de raios- X e microdureza Vickers. Com isso, obteve-se dados que puderam ser comparados a condição inicial das ligas. Para analisar o comportamento corrosivo das ligas, antes e após os tratamentos, foram feitos ensaios de polarização cíclica com utilização da solução de 3,5% de NaCI (água do mar artificial), já que os aços inoxidáveis duplex estão sendo bastante utilizados em situações offshore na indústria do petróleo. Os resultados obtidos mostraram que quando tratadas superficialmente a laser, devido à rápida resolidificação, as ligas praticamente ferritizaram, e como o teor de nitrogênio existente na composição de ambas ligas é superior ao seu limite de solubilidade na ferrita, ocorreu uma precipitação de Cr2N(nitretos de cromo) na matriz ferrítica o que promoveu uma perda de resistência à corrosão, porém um aumento significativo de dureza superficial / Abstract: The objective of this work is to observe the micros1ructural changes and effects on corrosion resistance of the duplex stainless steels UNS S32304 and S32205, commonly used by the petroleum industry, following the execution of laser surface remelting treatments. Various initial tests were carried out to determine the parameters for the experimental process. Following the optimum choice of parameters, microstructural changes were analyzed by means of optical microscopy, Scanning Electron Microscopy, X-ray Diffraction and Vickers Microhardness. In this way, data was obtained, which could then be compared with the starting condition of the alloys. In order to analyze the corrosive behavior of the alloys before and after the treatments, cyclic polarization tests were carried out. A solution of 3.5% NaCI (artificial sea water) was utilized, as duplex stainless steels are regularly used by the petroleum industry in offshore locations. The results obtained showed that when treated superflcially by laser, due to rapid resolidification, the alloys became almost ferritic, and since the leveI of nitrogen in the composition of both alloys is superior to their solubility limit in ferrite, a precipitation of Cr2N (chromium nitrides) occurred in the ferritic matrix, causing loss of corrosion resistance, thus signifying an increase in surface hardness / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T14:11:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_AlexMaiado_D.pdf: 11719577 bytes, checksum: b0fc7e160f9271407620f8cdd96e489b (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho estudaram-se as relações de orientação entre a austenita e ferrita de três aços inoxidáveis duplex fundidos, ASTM A890 1A, 3A e 6A, na condição solubilizada. Logo após, tratamentos superficiais de refusão a laser simples (RL) e com injeção simultânea de partículas cerâmicas (RLI) foram realizados sobre as ligas. As mudanças microestruturais e os efeitos dos tratamentos sobre as propriedades de dureza, resistência ao desgaste e à corrosão das ligas foram analisadas. As mudanças microestruturais foram caracterizadas por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura com detectores de EDAX e EBSD acoplados, difração de raios-X e microdureza Vickers. Realizaram-se ensaios de desgaste do tipo pino sobre disco sobre as três ligas, nas condições superficiais: inicial, RL e RLI. A análise do comportamento corrosivo das ligas, antes e após os tratamentos a laser, foi realizada usando-se ensaios de polarização em solução de 0,5M de H2SO4 + 0,5M de NaCl na temperatura ambiente. Os resultados obtidos mostraram que as ligas na condição inicial apresentaram a existência de relações de orientação preferenciais entre a austenita e a ferrita, próxima aos modelos teóricos de Greninger-Troiano, Kurdjumov-Sachs e Bain. As superfícies tratadas por laser, apresentaram mudanças microestruturais significativas, as quais produziram durezas e resistências ao desgaste superiores as da condição inicial, e com a manutenção da elevada resistência à corrosão típica dos aços inoxidáveis duplex / Abstract: In this work was studied the orientation relations between austenite and ferrite in three cast duplex stainless steels, ASTM A890 1A, 3A, 6A on solution treatment. After that, simple laser surface remelting (LR) and laser melt injection (LMI) treatments were carried out on the alloys. The microstructural changes and the effects of laser treatments on hardness, wear resistance and corrosion resistance properties were analyzed. The microstructural changes were investigated by means of optical microscopy, scanning electron microscopy with integrated EDS and EBSD systems, X-ray diffraction and Vickers microhardness. The wear properties were measured by pin-on-disc tests on the three alloys in all different conditions : initial, LR and LMI. In order to analyze the corrosive behavior of the alloys before and after the treatments, polarization tests were carried out in the 0,5M de H2SO4 + 0,5M de NaCl solution at room temperature. The results obtained showed that the austenite and ferrite of alloys in the initial condition have orientation relations close to Greninger-Troiano, Kurdjumov-Sachs and Bain theoritical models. However, the laser treated surfaces showed accentuated microstructural changes and the microhardness and wear resistance were increased in comparing with the wear of the substrate. The three alloys in all conditions showed an excellent corrosion resistance what it is typical for the duplex stainless steels / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica