Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5438.pdf: 3446587 bytes, checksum: 582ddb721808f61e9c39774b9ef47b1a (MD5) Previous issue date: 2013-08-02 / Steel ladles are special vessels used for liquid steel transportation from the primary refining stage up to its solidification one at the casting shop. The MgO-C bricks have been used for lining this equipment due to its high chemical resistance to steel slags and thermal shock. However, new procedures during refining stages have increased the attack of the refractory lining, especially in the slag line, where the corrosion and wearing processes are intense. This fact has significant implications in reducing the ladle availability, leading to the need of intermediary repairs, besides increasing production costs and affecting the operational safety. In this context, the present study aims to evaluate the wear mechanisms of the steel ladle slag line by identifying the effects of some variables during the refractory production, placing and operation. In order to achieve that, the computational thermodynamics was widely used to understand the reactions and transformations that occur in complex systems, such as the interaction between refractory and slag. The software helped in evaluating the effect of raw materials, antioxidants additives and alternative materials (such as spinel) of new MgO-C ceramic compositions performance. The laboratory tests indicated the oxidation and corrosion as the main wearing mechanisms in MgOC refractory. In the first case, it was detected the importance to develop solutions for carbon protection, such as, applying a lining antioxidant coating for the first ladle heating. In addition, the slag conditioning efficiency to reduce the bricks corrosion rate was attested, due to the chemical potential decrease for dissolving the refractory constituents. Thus, this project has improved the knowledge of MgO-C behavior at high temperatures and also helped in the development of alternative solutions (focused in operational standards and formulations) to maximize the refractory performance. / Panelas de aço são recipientes especiais que transportam o aço líquido desde o final do refino primário até a sua solidificação no lingotamento. Os tijolos de MgO-C têm-se destacado no revestimento destes equipamentos devido a elevada resistência química às escórias siderúrgicas e ao choque térmico. Porém, as etapas de refino têm se tornado cada vez mais agressivas aos materiais cerâmicos, principalmente na linha de escória, onde os processos de corrosão e desgaste são intensos. Este fato tem implicações significativas na redução da disponibilidade de panelas na produção e na necessidade de reparos intermediários no revestimento, além de aumentar os custos produtivos e afetar a segurança operacional. Neste contexto, o presente estudo visou avaliar os mecanismos de desgaste na linha de escória das panelas de aço, identificando os efeitos das variáveis durante a fabricação, instalação e operação dos refratários. Para tanto, a termodinâmica computacional foi amplamente utilizada para entendimento das reações e transformações que ocorrem em sistemas complexos, como no caso da interação entre refratário e escória. Esta ferramenta auxiliou na avaliação do efeito das matérias-primas, aditivos antioxidantes e materiais substitutos (como espinélio) no desempenho de novas composições cerâmicas do sistema MgOC. Os ensaios laboratoriais indicaram a oxidação e a corrosão como os principais mecanismos de desgaste dos refratários MgO-C. No primeiro caso, verificou-se a importância de soluções na proteção ao carbono do revestimento, como por exemplo, a aplicação de tinta antioxidante no primeiro aquecimento. Adicionalmente, confirmou-se a eficiência do condicionamento de escórias na redução das taxas de corrosão dos tijolos, devido a redução do potencial químico de dissolução dos constituintes dos refratários. Assim, este projeto auxiliou a compreender o comportamento do sistema MgO-C em altas temperaturas e a propor soluções que maximizem a resistência físico-química deste refratário.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5455.pdf: 1145922 bytes, checksum: d61c1276ca4df6171ac9c9ac6ca8da19 (MD5) Previous issue date: 2013-08-01 / This study was carried out in order to gain a qualitative understanding of one of the fundamental processes of pyrometallurgical recovery of Pbfrom the inorganic scraps of lead-acid batteries by the reduction of PbSO4to lead and connected reactions. Within a program of experiments concerning solid-solid reactions and, at high temperatures, solid-liquid or, at times, reactions involving gases, the work described here was an initial qualitative attempt to reveal the possible reaction mechanisms of the reduction of PbSO4 to Pb and the related reactions that can occur taking into account the composition of the lead-acid battery inorganic scraps (Pb and its possible alloys, PbO2, PbO e PbSO4). Since the pyrometallurgical processes includes the addition of C, Fe in filings and, in some cases, powered Na2CO3, the study was centered on the various possible reactions between these components and those of the scraps, with an emphasis on the PbSO4component. For this purpose, the various pure products then binary, ternary and quaternary mixtures were successively studied, to obtain information by comparing the results. The techniques used were thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (DTA) in the range 200o C to 1200 o C (this last temperature is the highest attained in industrial pyrometallurgicall process). The results showed several undescribed phenomena. The PbO can evaporate at higher temperatures. The presence of C facilitates the lowering of the PbSO4 thermal decomposition temperature. It also diminishes considerably the rate of PbO evaporating by favoring decomposition of PbO to Pb as has been previously suggested in the literature, but until now without experimental confirmation. Finally, the results do not permit a definite conclusion about the roles of Fe or Na2CO3. This is may be because in this study it was not to perform sufficient analytical identification measurements. Nevertheless, from the results, it is clear that the Fe is oxidized to an oxide iron at low temperatures (near 400o C) and it is this oxide which participates in the reactions at higher temperatures. On the other hand, the Na2CO3 is melted and immediately decomposed at about 800- 850o C. Thus, it will be in this conclusion when it takes put in the process. / O presente trabalho descreve estudos feitos com o objetivo de entender qualitativamente um dos processos fundamentais de recuperação pirometalúrgica da sucata inorgânica de baterias chumbo-ácido relacionados com a redução do PbSO4e suas reações. Dentro de um programa de pesquisas tanto das reações entre sólidos, como entre sólidos e líquidos, a altas temperaturas, onde também podem participar gases do meio reacional, na presente dissertação se busca estudar, em uma primeira aproximação, qualitativamente, os possíveis mecanismos reacionais do processo de transformação do PbSO4 em Pb e as reações relacionadas que podem ocorrer tendo-se em conta a composição da parte inorgânica da sucata de bateria chumbo-ácido (Pb e suas possíveis ligas, PbO PbO2, PbO e PbSO4). Tendo-se em conta que o processo pirometalúrgicoinclue a adição de C, Fe em limalhas e, em alguns casos, Na2CO3 em pó, as reações foram centradas nas diferentes possibilidades de reações entre esses componentes e aqueles presentes na sucata centrando-se no PbSO4. Para a realização desta metodologia sobre o que ocorre entre estes reagentes e o PbSO4 no intervalo entre 200°C até 1200°C, os vários produtos puros e em misturas particuladas binárias, ternárias e quaternárias foram estudados sucessivamente para a obtenção de informações por comparação. Como técnicas simples de análise qualitativa utilizou-se, neste estágio do projeto de pesquisa, e também como únicas técnicas na dissertação aqui apresentada, a termogravimetria (TG) e a análise térmica diferencial a altas temperaturas (DTA). Um dos resultados mais importantes revelou que o C é o aditivo reacional que possui mais influência sobre os processos ocorridos com o PbSO4 em altas temperaturas atuando sistematicamente na diminuição da temperaturas de decomposição deste sulfato. Além disso, os resultados não permitiram chegar a uma conclusão definitiva sobre os papéis do Fe e Na2CO3 no processo porém, ficou claro que o Fe se oxida em temperaturas baixas (aproximadamente 400º C) e o óxido formado participa das reações em altas temperaturas e que o Na2CO3 fundido se decompõe entre 800 850º C.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Clever.pdf: 20744 bytes, checksum: f63fbc545450f870f409556d7f247f2c (MD5) Previous issue date: 2013-12-19 / The need for materials with higher mechanical and corrosion resistance in corrosive environments, such as in oil extraction in saline media, paper and pressure vessel industry, has led to the use of stainless steel Super Duplex. The manufacture of these materials involves the step of heat processing, whose performance depends on the hot workability of the material. In this paper we investigate whether the processing conditions in which super duplex stainless steel UNS S32760 can be worked and the work area in which the material can fail. The physical simulation was performed by means of hot torsion testing. The tests were performed at temperatures ranging from 900°C to 1200°C and strain rates of 0.01 s-1 to 10 s-1. The evolution of strain rate sensitivity of the flow stress(m) at all temperatures investigated in strain of 0.25, 0.5, 0.75 and 1 was determined. After obtaining the values of m for each deformation condition, the values of the efficiency of power dissipation (ῃ) were calculated and applying a criterion of instability (ξ) Processing maps were constructed. Using these maps, we discuss the effects of deformation conditions on the efficiency of power dissipation and the instability of plastic material. The domains of processing maps with the observed microstructures and aspects of plastic flow curves were related. / A necessidade de materiais com maior resistência mecânica e a corrosão em ambientes corrosivos, como na extração de petróleo em meios salinos, na indústria de papel e vasos de pressão, tem conduzido a utilização de aços inoxidáveis Super Duplex. A fabricação desses materiais envolve a etapa de processamento a quente, cujo desempenho depende da trabalhabilidade a quente do material. Neste trabalho investigam-se as condições de processamento em que aço inoxidável super duplex UNS S32760 pode ser trabalhado e a zona de trabalho em que o material pode falhar. A simulação física foi realizada por meio de ensaio de torção a quente. Os ensaios foram realizados com temperaturas variando de 900°C a 1200°C e taxas de deformação de 0,01s-1 a 10s-1. Foi determinada a evolução da sensibilidade da tensão com a taxa de deformação(m) nas temperaturas investigadas em deformações de 0.25, 0.5, 0.75 e 1.0. De posse dos valores de m para cada condição de deformação, foram calculados os valores da eficiência da dissipação de potência (ῃ) e aplicando um critério de instabilidade (ξ) construído mapas de processamento. Com esses mapas, os efeitos das condições de deformação na eficiência de dissipação de potência e na instabilidade plástica do material são discutidos. Foram relacionados os domínios dos mapas de processamento com as microestruturas observadas e aspectos das curvas de escoamento plástico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5755.pdf: 4520316 bytes, checksum: db7dcee6ce81f884dd44b4af51e4e10b (MD5) Previous issue date: 2013-11-22 / Hot closed die forging is the most used process to produce metal parts used in supporting and fixing cable conductors in transmission lines of electric power. In this forming process, the microstructural quality of the products, in most cases, is dependent on the control of several parameters during processing such as the geometry of dies and the starting material, the number of stages of deformation, operational sequence, temperature, strain, strain rate, and others. Thus, this work aimed to analyze the process parameters such as temperature, strain and strain rate as well as the microstructural evolution during the hot closed die forging of a low carbon steel through the use of commercial software for analysis of forming processes based on finite element method. The numerical simulation of the complete process of hot forging of product ball hook was conducted, in order to reproduce the real industrial process. The results showed that the simulation was efficient to describe parameters evaluations, since the results obtained were consistent with those found in the real process and there was good agreement when comparing simulated average grain size and measured by optical microscopy. / O forjamento a quente em matriz fechada é um dos principais processos de fabricação de peças metálicas utilizadas na sustentação e fixação de cabos condutores em linhas de transmissão de energia elétrica. Neste processo de conformação, a qualidade microestrutural dos produtos, na maioria dos casos, é dependente do controle de vários parâmetros durante o processamento tais como geometria das matrizes e material de partida, número de estágios de deformação, sequência operacional, temperatura, deformação aplicada, taxa de deformação, entre outros. Dessa forma, este trabalho teve como proposta analisar os parâmetros de processo como temperatura, deformação e taxa de deformação bem como a evolução microestrutural durante o forjamento em matriz fechada de um aço baixo carbono comercial através do uso de um software comercial de análises de processos de conformação baseado no método dos elementos finitos. Para isso, foi realizada a simulação numérica do processo completo de forjamento a quente do produto gancho bola, de forma a reproduzir o processamento industrial. Os resultados mostraram que a simulação numérica foi capaz de fornecer dados para avaliar os parâmetros observados, pois os resultados obtidos foram coerentes com os resultados encontrados no processo real e houve boa concordância quando comparado o tamanho de grão simulado e medido por microscopia ótica.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6341.pdf: 7602740 bytes, checksum: fec817279e952ea68e2131f1d4d86d90 (MD5) Previous issue date: 2014-07-03 / Financiadora de Estudos e Projetos / The objective of this study was to evaluate the microstructure and the mechanical properties of hot extruded bars and cold rotary swaging wires of an AA7050 alloy. The ingot for the mechanical conformation operations was obtained by spray forming using machining chips from an aircraft manufacturer as raw material. The microstructural characterization of the final and intermediaries products (deposit and extruded bar) was performed by optical microscopy and scanning electron microscopy; the mechanical characterization was done by tensile tests. The deposit obtained by spray deposition was submitted to hot compression tests with the aim to obtain the parameters of a constitutive equation for predict the hot deformation behavior in two different conditions homogenized and without any treatment. The process route adopted showed to be effective to eliminate the porosity produced by the spray process, and also to refine the microstructure, resulting in mechanical properties meeting the requirements of the standard of this alloy for aircraft applications. The extruded bar and the rotary swaged wires presented both slant and cup-cone fracture, being this phenomena kept after the age treatment in the extruded products, which was attributed to the occurrence of preferential crystalline orientation of the grains during extrusion. This preferential orientation was not removed during the solution heat treatment before aging; on the other hand, the wires were completely recrystallized during solution heat treatment and this phenomenon has disappeared. Hot compression tests were performed with the aim of describe constitutive equations of the material behavior in both conditions previously to conformation (homogenized and without previously homogenization treatment). The hot compression test reveals distinct behaviors of dynamic recovering/hardening during the tests. / O objetivo deste trabalho foi o de avaliar a microestrutura e as propriedades mecânicas de barras extrudadas a quente e forjadas rotativamente a frio de uma liga AA7050. O lingote para as operações de conformação mecânica foi produzido por conformação por spray a partir de sucata proveniente da usinagem de componentes aeronáuticos. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura, a caracterização mecânica foi realizada por meio de ensaios de tração. O depósito obtido na conformação por spray foi submetido a ensaios de compressão a quente a fim de se obter equações constitutivas do comportamento do material sob deformação a quente, em duas condições iniciais (homogeneizado e como obtido). A rota de processamento adotada mostrou-se efetiva no fechamento dos poros inerentes ao processo de conformação por spray e no refino da microestrutura obtida, o que resultou em propriedades mecânicas atendendo aos requisitos de norma dessa liga para aplicação aeronáutica. O produto extrudado e os fios forjados apresentaram nos ensaios de tração fraturas tanto slant como uma mistura slant e taça cone, tendo este fenômeno continuado presente após envelhecimento nos produtos extrudados, o que foi atribuído à ocorrência de textura cristalográfica oriunda da extrusão, a qual não foi desfeita por recristalização durante tratamento térmico de homogeneização/solubilização; no caso dos arames os mesmos foram completamente recristalizados e o fenômeno desapareceu. Ensaios de compressão a quente foram realizados com o intuito de se descrever equações constitutivas do comportamento do material em ambas as condições prévias à conformação (homogeneizado e sem homogeneização prévia). Os ensaios de compressão revelaram comportamentos de amaciamento/endurecimento dinâmicos distintos durante os mesmos.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-13T19:23:07Z No. of bitstreams: 1 DissBJSO.pdf: 12242654 bytes, checksum: 46859912b59c4c6962a659c6212f4d3a (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:39:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissBJSO.pdf: 12242654 bytes, checksum: 46859912b59c4c6962a659c6212f4d3a (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:39:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissBJSO.pdf: 12242654 bytes, checksum: 46859912b59c4c6962a659c6212f4d3a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissBJSO.pdf: 12242654 bytes, checksum: 46859912b59c4c6962a659c6212f4d3a (MD5) Previous issue date: 2015-07-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nowadays, titanium and its alloys are the materials of choice for the production of implants for hip arthroplasty, a surgery that aims for the improvement of the quality of life of patients that bear articular pathologies of the hip. With the increase of life expectancy, it becomes more and more important that these implants withstand greater times of implantation, avoiding revision surgeries, which represent higher costs and risks. Today, this need is approached by different ways, among them the functionalization of surfaces, that permit better osseointegration of the prosthesis at the site of implantation and, consequently, better results on the application of products in the long term. One of the ways to perform this functionalization is through chemical etching, one of which (H3PO4+NaOH) has been chosen to perform modification of surfaces previously treated by titanium plasma spray (TPS+AQ) on finished femoral prostheses. As a control, another group of prostheses was employed, treated with technology already in the market, coated by titanium plasma spray with posterior deposition of two phases of calcium phosphate with different solubility (TPS+HA). The prostheses were submitted to topographical analyses via SEM, analyses of roughness profiles and increase of effective surface area by confocal microscopy and transversal analyses of coatings via SEM, subsequently treated by image analysis software for determination of attributes of porous coatings according to ASTM F1854. After that, all prostheses were tested to evaluate their fatigue behavior according to ISO 7206-4 and the presence of cracks via penetrant liquid testing. All the specimens survived the fatigue test, refuting the hypothesis that the modification via TPS+AQ reduces the fatigue resistance of femoral stems when compared to a control group, TPS+HA, under a normalized test protocol. / Atualmente o titânio e suas ligas são os materiais mais usados para a produção de implantes para artroplastia total de quadril, cirurgia que visa a melhoria da qualidade de vida de pacientes com patologias articulares nessa região do corpo. Com o aumento da expectativa de vida, torna-se cada vez mais importante que esses implantes resistam a tempos maiores de implantação, evitando cirurgias de revisão, que representam riscos e custos mais elevados. Essa necessidade é abordada atualmente por vias diferentes, entre elas a funcionalização de superfícies, que permitem melhor osseointegração da prótese no local de implantação e, consequentemente, melhores resultados de aplicação dos produtos no longo prazo. Uma das maneiras de se realizar essa funcionalização é através de ataques químicos, um dos quais (H3PO4+NaOH) foi escolhido para se realizar modificação de superfícies previamente tratadas por plasma spray de titânio (TPS+AQ) em próteses femorais acabadas. Como controle, foi usado um outro grupo de próteses com tecnologia já presente no mercado, recobertas por plasma spray de titânio com posterior deposição de duas fases de fosfato de cálcio com solubilidades diferentes (TPS+HA). As próteses foram submetidas a análise topográfica via MEV, análise de perfis de rugosidade e aumento de área de superfície efetiva via microscopia confocal e análise transversal de recobrimentos via MEV, tratadas através de software de análise de imagens para determinação de atributos de camadas porosas segundo a norma ASTM F1854. Depois da caracterização, todas as próteses foram ensaiadas em fadiga de acordo com a norma ISO 7206-4 e testadas via ensaio de líquido penetrante. Todos os corpos de prova sobreviveram ao ensaio de fadiga, refutando a hipótese de que modificação via TPS+AQ reduz a resistência à fadiga de hastes femorais em comparação com o grupo de controle, TPS+HA, sob um protocolo de ensaio normalizado.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-13T19:55:14Z No. of bitstreams: 1 DissALBS.pdf: 7658447 bytes, checksum: 19eb5b4bde9f17023deef594771a766e (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:40:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissALBS.pdf: 7658447 bytes, checksum: 19eb5b4bde9f17023deef594771a766e (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:40:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissALBS.pdf: 7658447 bytes, checksum: 19eb5b4bde9f17023deef594771a766e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:40:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissALBS.pdf: 7658447 bytes, checksum: 19eb5b4bde9f17023deef594771a766e (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Improving the steel processing is a major focus of the metallurgical industry because the need of materials and products with lower weight and more strength, in addition to increasingly stringent specifications imposed by buyers. The knowledge and kinetic control of the phenomena that occur during hot processing such as recrystallization, precipitation and grain growth are mandatory for the grain size refinement, which is a parameter that determines the properties of semi-finished products. In hot strip rolling the material is subjected to deformation schedules consisting of five to seven passes, with rolling mill arranged one in front of the other, performing a continuous operation. Over the years, several paths have been followed to investigate the industrial processing. One can cite as examples the use of pilot plants, physical simulations, and numerical simulations. The objective of this study was, therefore, to model the process of the hot strip rolling, enabling the analysis of how the process parameters such as temperature, strain, strain rate and austenitic grain size evolve during rolling of the C-Mn steels, using the commercial software DEFORM™ 3D developed for forming processes analysis. Seven rolling passes of an industrial process described were simulated. The results shown a good agreement of the load and temperature levels attained during simulation with the literature values, indicating that the model used to represent the industrial rolling process is suitable. The numerical reconstruction of processing shows clearly the presence of the strain, temperature and strain rate gradients during hot strip rolling mill, generating microstructural gradients. The evolution of rolling process minimizes the gradients, but some ones still remain at the end of rolling process. Thus, this study shows the effectiveness of the model to predict the evolution of the microstructure in a hot rolling process. / Aperfeiçoar o processamento dos aços é um dos principais focos da indústria metalúrgica devido à necessidade de materiais mais resistentes e produtos com menor peso, além das especificações cada vez mais rigorosas impostas pelos compradores. O conhecimento e controle da cinética dos fenômenos que ocorrem durante o processamento mecânico a quente como a recristalização, a precipitação e o crescimento de grão são mandatórios para o refinamento do tamanho dos grãos, o qual é um parâmetro que determina as propriedades dos produtos semiacabados. No processo de laminação de tiras a quente o material é submetido a sequências de deformação constituídas de cinco a sete passes, realizando uma operação contínua. Vários caminhos têm sido seguidos para investigar o processamento industrial, podem-se citar como exemplos a utilização de plantas pilotos, a simulação física e a simulação numérica. O objetivo deste trabalho foi, portanto, modelar o processo de laminação de tiras a quente, possibilitando analisar como os parâmetros do processo tais como temperatura, deformação, taxa de deformação e tamanho de grão austenítico evoluem durante a laminação de aços C-Mn, utilizando o software DEFORM™ 3D, desenvolvido para análises de processos de conformação. Foram simulados sete passes de laminação de um processo industrial descrito na literatura. Os resultados mostraram uma boa concordância entre os valores de carga e temperatura simulados com os valores medidos na planta industrial, indicando que o modelo utilizado para representar o processo é adequado. A reconstrução numérica do processamento mostra claramente a presença de gradientes de deformação, de temperatura e de taxa de deformação durante a laminação de tiras a quente, gerando gradientes microestruturais. A evolução da laminação minimiza os gradientes, todavia alguns ainda permanecem no final da laminação. Esse estudo mostrou a eficácia do modelo em predizer a evolução microestrutural do aço em um processo de laminação a quente.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-14T12:22:44Z No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:43:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:44:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:45:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / Não recebi financiamento / The amorphizable ferrous alloys and/or nanocrystalline ones have high hardness properties and wear resistance which are important technologically. Rapid solidification process with cooling rate between 102 - 106 K/s leads to high hardness properties and wear resistance. The objective of this work is the study and the characterization of microstructure and hardness of white cast iron and nodular gray by rapid solidification, exploring techniques that impose different cooling rates, with different additions of Boron and addition or not of Niobium. The alloys were processed by Discovery® Plasma and melt-spinning, namely: (Fe65Cr17Mo2C14Si2)100-xBx (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 and (Fe75Nb6C10Si4)100-xBx (at%). The characterization was made by X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and Vickers microhardness (HV). The (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (at%) alloy was selected to spray forming and laser cladding processes obtaining deposit and overspray powders into different particle size from 20 μm and more than 180 μm. The alloys were copper mold cast resulting in plate samples with thickness of 1.0 and 2.0 mm. The cast iron plate microhardness, without Boron and Niobium, showed around 650 HV and about 1400 HV after the addition of 12 at% of Boron. The (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (at%) alloy has nanocrystalline microstructure after spray forming in the deposit and overspray powders and Vickers microhardness value of about 1040 HV in the deposit. For these alloys it was required high cooling rates of about 106 K/s to obtain amorphous phase by melt-spinning process. The laser cladding process used overspray powders to produce coatings with microhardness up to around 1300 HV. It was possible using power 200 W, in slower scanning travel speeds (6.7 or 10.0 mm/s). The laser cladding process presented good perspectives of application in order to produce wear abrasion and corrosion resistant coatings. / Ligas ferrosas amorfizáveis e/ou nanocristalinas apresentam propriedades como alta dureza e resistência ao desgaste, o que as torna interessantes tecnologicamente, A via de processamento por solidificação rápida, com taxas de resfriamento entre 102 – 106 K/s garante esta alta dureza e resistência ao desgaste. O objetivo do presente trabalho é o estudo e caracterização da microestrutura e microdureza do ferro fundido branco e cinzento nodular através da solidificação rápida, explorando técnicas de solidificação rápida sob diferentes taxas de resfriamento, diferentes teores de boro e adição ou não de nióbio. As ligas foram processadas via Discovery® Plasma e melt-spinning, sendo elas: (Fe65Cr17Mo2C14Si2)100-xBx, (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 e (Fe75Nb6C10Si4)100-xBx. A caracterização foi feita por difração de raios-X, calorimetria diferencial de varredura, microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, além de microdureza Vickers. Selecionou-se para a conformação por spray e Laser Cladding a liga (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4, obtendo depósito e pós overspray em diferentes granulometria, a partir de 20 μm e superior a 180 μm. A fundição em coquilha de cobre na forma de chapas com espessuras de 1,0 e 2,0 mm apresentaram aumento na microdureza de aproximadamente 650 HV, sem Boro, para aproximadamente 1400 HV, com adição de 12%at. boro. A conformação por spray da liga (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (%at.) apresentou microestrutura nanocristalina no depósito e no pó overspray e valor de microdureza Vickers de aproximadamente 1040 HV no depósito por spray. Para as ligas estudadas foram necessárias altas taxas de resfriamento, impostas por melt-spinning, aproximadamente 106 K/s, para obtenção de fase amorfa. O processamento através de laser cladding a partir do pó overspray levou à microdureza Vickers de 1300 HV, aproximadamente, com potência Laser de 200 W utilizando menores velocidades de varredura, notadamente 6,7 ou 10,0 mm/s, mostrando boas perspectivas de aplicações como recobrimentos resistentes ao desgaste e corrosão através laser cladding.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-16T12:34:35Z No. of bitstreams: 1 DissCBAR.pdf: 3049388 bytes, checksum: 750fde762f37aaaae09447dcde600ba1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:36:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCBAR.pdf: 3049388 bytes, checksum: 750fde762f37aaaae09447dcde600ba1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:36:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCBAR.pdf: 3049388 bytes, checksum: 750fde762f37aaaae09447dcde600ba1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-16T19:36:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCBAR.pdf: 3049388 bytes, checksum: 750fde762f37aaaae09447dcde600ba1 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Não recebi financiamento / The steel industry is characterized by the production of metal alloys, mainly alloys based on iron and carbon. The possible combinations of alloying elements, create new arrangements or significant modifications of properties that result in special steels and high-alloy for applications in extreme situation demanding material. In this sense, the industry of high alloyed steels differs from conventional steels by a higher technological content and requires more efforts in innovation from the companies. Object of this work, Corrosion Resistant Alloys (CRAs), are part of this universe and are widely used in the Oil and Gas (O&G) industry. Investments in this sector have been significant in recent years, mainly due to new oil exploration frontiers, especially the pre-salt basis around the Brazilian coast. The materials employed in the exploration wells shall fulfill the extremely corrosive conditions which require alloys with specific characteristics to avoid the well to collapse and long term operational life. These properties are reached by specific alloy arrangements and processes. In this context, follow the materials technological development in this field can provide competitive advantage and support technology management decisions. The aim of this work was to identify technological development trends of CRAs, using technological indicators extracted from patents. The main countries owning patents have been mapped, the time course and the main steel alloys used in technological developments from the data indexed in the Derwent Innovations Index based on the period from 1960 to 2011. The results show distinct technological targets and intensity among the more patenting countries, pointing China as a major holder of patents and the United States leading new research in the area. Brazil shows an increasing trend in the number of patents, a fact explained by the importance of the country in the O&G industry. This research also indicates that much of the research of the steel industries in this sector is guided by customer needs. / A indústria siderúrgica caracteriza-se pela produção de ligas metálicas, principalmente as ligas a base de ferro e carbono. A possibilidade de combinações de elementos de liga, gerando arranjos novos ou modificações significativas de propriedades resulta em aços especiais e de alta liga, de alto valor agregado, para aplicações em situações extremas de exigência do material. Neste sentido, o setor de aços de alta liga diferencia-se dos aços convencionais, por um maior teor tecnológico e, desta forma, demandam mais esforços de empresas em inovação. Objeto deste trabalho, as Ligas Resistentes à Corrosão (LRC) fazem parte deste universo e são largamente utilizadas no setor de óleo e gás. Os investimentos neste setor foram significativos nos últimos anos, principalmente em virtude das novas fronteiras de exploração de petróleo, em especial as reservas do Pré-Sal no litoral brasileiro. Os materiais aplicados neste campo precisam atender condições altamente corrosivas para evitar o comprometimento das estruturas e das operações, propriedades estas atingidas através de combinações de ligas metálicas e processos específicos. Para os poucos produtores mundiais, acompanhar o desenvolvimento tecnológico destas ligas é condição para vantagem competitiva e melhor tomada de decisão em seus processos de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D). Esta pesquisa tem como objetivo identificar as tendências de desenvolvimento tecnológico das LRC aplicadas na exploração de óleo e gás em águas profundas por meio de indicadores obtidos a partir de documentos de patentes. Foram mapeados os principais países de origem das patentes, a evolução temporal e as principais ligas alvo do desenvolvimento tecnológico a partir dos dados indexados na base Derwent Innovations Index no período de 1960 a 2011. Os resultados mostram intensidade e focos tecnológicos distintos entre os países, apontando China como grande detentor de patentes e Estados Unidos liderando novas pesquisas na área. O Brasil mostra tendência de crescimento no número de patentes, fato explicado pela importância do país no segmento de O&G. Esta pesquisa também indica que grande parte da pesquisa das indústrias siderúrgicas no setor está pautada nas necessidades dos clientes.

Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-09-20T19:45:46Z No. of bitstreams: 1 DissGHA.pdf: 13366007 bytes, checksum: acbd6059ecbc13c4382351dfa90d5c59 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T13:04:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissGHA.pdf: 13366007 bytes, checksum: acbd6059ecbc13c4382351dfa90d5c59 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T13:04:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissGHA.pdf: 13366007 bytes, checksum: acbd6059ecbc13c4382351dfa90d5c59 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T13:04:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissGHA.pdf: 13366007 bytes, checksum: acbd6059ecbc13c4382351dfa90d5c59 (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Magnesium alloys have attracted great interest for use in temporary orthopedic implants to replace existing materials, due to the combination of physical, mechanical and corrosive properties. A magnesium based alloy containing zinc and calcium have been proposed and studied due to its biocompatibility and lower corrosion rate than the pure element. Zinc improves the mechanical properties and corrosion resistance, increasing the potential for corrosion. Calcium promotes grain refinement during solidification and increases the strength and toughness with a second phase precipitation. Amorphous materials have greater homogeneity of composition resulting in improved corrosion resistance and mechanical properties due to the nature of its structure. Recent research at DEMa-UFSCar showed that levels close to 5% at. were more likely to the formation of amorphous phase. This work aims to study the influence of calcium content in relation to mechanical and corrosive properties. The processing method is also evaluated, taking as parameters the proximity of the composition with the theoretical values and the oxygen content in the composition of the final alloy. The materials were characterized through scanning electron microscopy techniques (SEM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), chemical analysis by optical emission spectrometer with inductively coupled plasma (ICP-OES) and spectrometer absorption of infrared radiation, conventional compression test and potentiodynamic polarization test. The results show that the increase of calcium content favors both compressive strength and corrosion resistance. / Ligas de magnésio têm despertado grande interesse para uso em implantes ortopédicos temporários em substituição aos materiais existentes no mercado, devido a combinação de propriedades físicas, mecânicas e corrosivas. Uma liga de magnésio com zinco e cálcio foi proposta e estudada devido a sua biocompatibilidade e taxa de corrosão menor que do elemento puro. O zinco melhora as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão, aumentando o potencial de corrosão. O cálcio favorece o refinamento do grão na solidificação e aumenta a resistência e a tenacidade com a precipitação de segunda fase. Materiais amorfos, por sua vez, apresentam maior homogeneidade resultando em melhores propriedades de resistência à corrosão e mecânicas devido à natureza de sua estrutura. Trabalhos recentes realizados no DEMa-UFSCar mostraram que teores próximos de 5%at. apresentaram maior tendência a formação de amorfo. Este trabalho visa o estudo da influência do teor de cálcio em relação às propriedades mecânicas e corrosivas. A metodologia de processamento também é avaliada, tomando como parâmetros a proximidade da composição com os valores teóricos e pelo teor de oxigênio na composição das ligas finais. Os materiais foram caracterizados através das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise química por espectrômetro de emissão ótica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES) e espectrômetro de absorção de radiação infravermelha, ensaio mecânico de compressão convencional e ensaio de polarização potenciodinâmico. Os resultados mostraram que o aumento do teor de cálcio favorece positivamente tanto a resistência mecânica à compressão quanto a resistência à corrosão.