As ligas Ni-Ti, também conhecidas como Nitinol, são baseadas na fase martensítica NiTi (estrutura monoclínica B'19), exibem propriedades únicas, como efeito de memória de forma e super elasticidade. A sua temperatura de transformação martensítica depende da composição e processamento do Nitinol. Seu valor típico é uma faixa de temperatura entre -80 a 100° C. A utilização de elemento de liga pode contribuir para evitar a formação indesejável de Ni3Ti e NiTi2. De acordo com a seção isotérmica a 900°C do sistema Ti-Ni-Fe, existe uma ampla região monofásica estendida do NiTi ao FeNi. A moagem de alta energia pode produzir nanomateriais e estruturas metaestáveis. O presente trabalho relata a caracterização microestrutural das ligas Ni50Ti48Fe2 e Ni50Ti45Fe5 preparadas por trituração de bolas de alta energia e subsequente sinterização. As misturas de pó elementar foram processadas em diferentes tempos (1, 3 e 5 horas) num moinho de esferas planetário Fritsch P-5 sob atmosfera de argônio utilizando frascos de aço endurecido (225 mL) e esferas (12 mm de diâmetro), velocidade rotativa de 200 rpm, E uma proporção em peso bola-pó de 10:1. Corpos verdes com 10 mm de diâmetro foram compactados por prensagem axial e sinterizados a 900°C, por 16h sob atmosfera de argônio. As informações sobre as transformações de fase nos pós moídos e ligas sinterizadas foram obtidas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de dispersão de energia e análise térmica (DSC / TG). Apenas os picos Ni e Ti foram observados em padrões DRX dos pós Ni50Ti48Fe2 e Ni50Ti45Fe5 moídos durante 5 h. Além disso, os maiores picos de Ni e Ti foram alargados e movidos de direção, indicando que os átomos de ferro foram preferencialmente dissolvidos na estrutura de Ni para formar soluções sólidas estendidas. As microestruturas das ligas Ni50Ti48Fe2 e Ni50Ti45Fe5 sinterizadas foram formadas principalmente pela fase NiTi (estrutura monoclinica B'19), e suas transformações martensíticas foram próximas a 50°C. / Ni-Ti alloys, also known as Nitinol, are based on the martensitic NiTi phase (monoclinic B’19 structure) exibit unique properties such as shape memory effect and super elasticity, and its martensitic transformation temperature depends on the nitinol composition and processing. Its typical value is a temperature range between -80-100 °C. The use of alloying can contribute to avoid the undesirable Ni3Ti and NiTi2 formation. According to the isothermal section at 900oC of the Ti-Ni-Fe system, it exists a wide single-phase region extended from the NiTi to FeNi. High-energy ball milling can produce nanomaterials and metastable structures. The present work reports on the microstructural characterization of the Ni50Ti48Fe2 and Ni50Ti45Fe5 alloys prepared by high-energy ball milling and subsequent sintering. The elemental powder mixtures were processed for different times (1, 3 and 5 hours) in a planetary Fritsch P-5 ball mill under argon atmosphere using hardened steel vials (225 mL) and balls (12mm diameter), rotary speed of 200 rpm, and a ball-to-powder weight ratio of 10:1. Green bodies with 10 mm diameter were compacted by axial pressing and sintered at 900oC for 16h under argon atmosphere. Information on the phase transformations in the milled powders and sintered alloys were obtained by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy dispersive spectrometry, and thermal analyses (DSC/TG). Only the Ni and Ti peaks were noted in XRD patterns of the Ni50Ti48Fe2 and Ni50Ti45Fe5 powders milled for 5 h. In addition, the major Ni and Ti peaks were broadened and moved toward the indicating that the iron atoms were preferentially dissolved into the Ni lattice to form extended solid solutions. The microstructures of the sintered Ni50Ti48Fe2 and Ni50Ti45Fe5 alloys were mainly formed by the NiTi phase (monoclinic B’19 structure), and their martensitic transformations were close to 50oC.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T20:33:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:00:29Z : No. of bitstreams: 1 152733.pdf: 71699834 bytes, checksum: cecbe71dfd3722acb5489b4867cb0c32 (MD5) / No presente trabalho procurou-se estudar um processo alternativo de sinterização de componentes ferrosos. Foi desenvolvido um processo de sinterização em Descarga Elétrica de Cátodo Oco (DECO). Como objetivos básicos deste estudo, procurou-se verificar a) a viabilidade do aquecimento de amostras posicionadas no cátodo central à temperaturas suficientemente elevadas para a realização da sinterização; e b) simultaneamente à sinterização do compactado, a obtenção de um enriquecimento superficial com elementos de liga provenientes de um cátodo externo, o qual é posicionado concentricamente em relação ao cátodo central. Como materiais do cátodo externo (fonte de elementos de liga para a descarga) foram utilizados aço ABNT 310 e titânio de pureza comercial. Na caracterização do processo de aquecimento das amostras de ferro foram obtidas curvas de aquecimento para espaços radial entre-cátodos de 3,2 , 5,8 e 9,2 mm, variando-se a pressão entre 0,6 e 6 Torr e a tensão de pico de pulso para os valores de 460, 510, 560 e 720 V. Sob o ponto de vista das descargas elétricas, ênfase especial foi dada ao comportamento das variáveis de tratamento (corrente, tensão média e tempo de pulso ligado) para as diferentes condições de processamento estudadas. Em termos metalúrgicos, foram enfatizados os aspectos relacionados com a modificação da composição química e do acabamento superficial das amostras sinterizadas e dos cátodos externos. Procurou-se, por fim estudar a influência do fluxo de mistura gasosa, do tempo e da temperatura de sinterização, do espaço radial entre-cátodos e da pressão da mistura gasosa. As amostras foram caracterizadas por Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura, Microssonda de Energia Dispersiva e Difratometria de Raio-X. Esta nova técnica mostrou-se eficaz quanto aos objetivos propostos inicialmente, tendo sido verificada pela primeira vez a obtenção de diferentes ligas (com Cr / Ni ou Ti) na superfície de compactados de ferro puro, simultaneamente à evolução da sinterização dos mesmos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:43:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323512.pdf: 2713357 bytes, checksum: 16b46e0bf66a132189a308e6e9b561c5 (MD5) Previous issue date: 2013

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:51:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328112.pdf: 1735567 bytes, checksum: 03a5b0f8c386ab03e0cdee7fe961e4b9 (MD5) Previous issue date: 2013 / A metalurgia do pó ferrosa é um processo que oferece inúmeras soluções na indústria, principalmente devido a economia de escala. Este processo tem algumas limitações, como o tamanho e a geometria dos corpos a serem produzidos. No intuito de investigar outras soluções para a metalurgia do pó, principalmente no condicionante a componentes, tem-se o processo de brasagem, que é a união de dois ou mais corpos, de modo a formar um corpo final único. O intuito deste trabalho é realizar a união durante a sinterização, em processo definido como sinterbonding. Para tal, estudou-se ligas de ferro cobre, com percentuais de 0 a 20% de adição de cobre, no intuito de formar fase líquida durante o processo descrito anteriormente e promover a junção de dois sólidos através do posicionamento de topo, em condições de processamento semelhantes as já aplicadas na indústria (pressão de compactação e temperatura). No intuito de caracterizar a união as amostras foram preparadas metalograficamente, para verificar a continuidade da linha da junção e também comparadas mecanicamente através de ensaio uniaxial de tração em relação a uma amostra padrão. Para melhorar os resultados também utilizou- se a técnica de recompactação. Foram obtidos tensões de ruptura 20% inferiores em relação a amostra de referência, porém com significativa redução da capacidade de deformação, de 70 a 90%.<br> / Abstract : Metal powder metallurgy is a process that offers numerous solutions in the industry, mainly due economies of scale. But this process has some limitations, such as the size and geometry of the green bodies to be produced. In order to determinate other solutions for this process, especially concerning into the geometry, it has been applied the brazing process which is the union of two or more bodies, so as to form a single body end. The aim of this work is to provide the union during the sintering process, which is defined as sinterbonding. Iron-copper alloys, with a range from 0-20% of copper where studied, in order to form a liquid phase during the process and promote the joining by top-of-body positioning, under similar conditions of those already applied in industry (pressing pressure and temperature). To characterize the union, samples were prepared metallographically to verify the continuity of the junction and also compared mechanically through tensile-strength test in reference to a standard sample. To improve the results the double pressing technique also was used. It was observed that to the samples with higher content of copper and double-pressed it was obtained better results, but if compared with a standard sample, lower mechanical strenght, a great loss in elongation and low impact resistance were obtained.

El presente trabajo fue desarrollado en las instalaciones del departamento de Metalurgia de la Universidad de Santiago de Chile entre los meses Septiembre 2000 a Febrero 2001. El mineral extraído de la Minera Candelaria (tamaño 4”) fue sometido a preparación mecánica para obtener muestras de 1000 gr. mediante ensayos sucesivos de chancado y zarandeo hasta obtener una granulometría 100 % - malla 10 Tyler. Se realizó la caracterización mineralógica para analizar el grado de asociación del mineral de cobre y otros minerales con la ganga, la mayor parte de calcopirita se encuentra asociada con la ganga cuarcífera y no se aprecia encapsulamiento alguno; aquello facilitará su completa liberación en las etapas posteriores de conminución. Se realizó curvas de moliendabilidad a través de pruebas sucesivas de molienda para controlar la granulometría del producto de la molienda a ser investigada en la flotación. Además de la granulometría, el pH de la pulpa, los colectores (SF-323, y Hostaflot LIB-C), el espumante MIBC y la velocidad de agitación son las variables de flotación a investigar. El principal objetivo del presente estudio es la obtención de la recuperación óptima de cobre en flotación a nivel de laboratorio; el cual fue llevado a cabo mediante el empleo de los diseños experimentales. El estudio fue realizado en 3 fases. En la primera fase, mediante diseños factoriales fraccionados 2K-1 (k = 6) se obtuvo la ecuación a escala natural de primer orden: Donde la recuperación de cobre (Yest) está en función de las dos variables más influyentes, como son el grado de molienda (% pasante a malla 100 Tyler), Z2 y la velocidad de agitación de la pulpa en rpm, Z6. Aquello fue el resultado de una evaluación de seis variables indicadas para la investigación. En la segunda fase se determinó las regiones óptimas mediante la técnica de pendiente del máximo ascendente. En esta fase se obtuvo 91.64 % como la recuperación máxima de cobre con una granulometría de 94.48 % - malla 100 Tyler (Z2) y 900 rpm de agitación (Z6). En la tercera fase se realizó la optimización final del proceso mediante un diseño rotable hexagonal. Dado que por debajo de 900 rpm de velocidad de agitación fue imposible la formación de espumas necesarias para la flotación, se tomó como centro del diseño final agitación de 925 rpm y granulometría de 92 % -malla 100 Tyler, puesto que según los resultados de la etapa anterior la máxima recuperación de cobre estaría alrededor de estos rangos. Realizado los análisis de esta fase se observó que la máxima recuperación de cobre fue 92.57 %, con granulometría de 94% - malla 100 Tyler (Z2), y agitación de 915 rpm (z6). Esta recuperación es significativamente mayor al de la planta concentradora que reporta 87 %.

Foi observado o comportamento eletroquímico e a morfologia das trincas resultantes da aplicação de uma deformação constante no aço SAE 304 homogeneizado e sensitizado, em solução de 3% NaCl, pH = 7,0 e pH = 2,0, em temperatura ambiente e a 100°C. Foram utilizadas curvas de polarização, além de ensaios galvanostáticos e potenciostáticos. Concluiu-se que o aumento da temperatura e o abaixamento do pH favorece a formação de fissuras transgranulares, e que o aumento do grau de sensitização diminui o tempo de fratura e favorece o aparecimento de fissuras intergranulares. Pequenos tempos de sensitização podem provocar fissuras transgranuleres, mesmo à temperatura ambiente, condições em que o material homogeneizado não apresenta corrosão sob tensão. / The electrochemical behaviour and fracture morphology of homogenized and sensetized type SAE 304 stainless steel U bent specimens, in 3% NaCl solution, at pH = 2,0 and pH = 7,0 both at room temperature and 100°C was studied. Polarization curves and galvanostatic and potentiostatic experiments were run . It could be observed that high temperature and low pH favour transgranular cracking and longer sensitization times lower fracture time and tend to promove intergranular fracture. Light sensitization can produce transgranular cracking even at room temperature, when the homogenized alloy does not present stress-corrosion cracking for the same conditions.

Este trabalho tem por objetivo o estudo comparativo entre métodos de avaliação de volumes em cortes de mineração a céu-aberto. Os dados foram obtidos na mina Butiá-Leste da Copelmi Mineração Ltda. Através da utilização de uma estação total foi executado, em campo, um levantamento topográfico, com a coleta de pontos em uma malha de 5x5m, na superfície do terreno natural e, após a remoção do overburden, sobre a camada superior de carvão. Os dados foram preparados no software Swfer, para perfeita correspondência entre as cotas de superfície e as cotas da camada superior de carvão. Este procedimento objetivou a construção de dois modelos digitais do terreno para o cálculo de um volume padrão, com o qual, foram comparados os volumes obtidos por métodos numéricos (quadratura), segundo algoritmo do Surfer, e métodos geométricos do prismóide e das seções paralelas. Da malha original de 5x5m, sobre a superficie e sobre a camada superior de carvão, foram suprimidas linhas de pontos espandindo-a para 10x10m, 15x15m, 20x20m, 25x25m e 30x30m. Sobre estes novos conjuntos de dados foi feito o estudo da continuidade espacial da variável cota e defmidos os modelos variográficos ajustados para aplicação da krigagem na interpolação de pontos, adensando novamente a malha e 5x5m, com os valores krigados. Os volumes obtidos a partir das superficies numéricas interpoladas, foram comparados, segundo o tipo de krigagem e o método de cálculo, com os volumes produzidos a partir da malha com valores originais.Todos os volumes calculados foram comparados com o volume padrão e com o volume obtido pelo método das seções paralelas, empregado atualmente pela Copelmi Mineração Ltda. De acordo com os resultados obtidos, pode-se aplicar a krigagem como interpolador de cotas altimétricas, desde que seja realizado um criterioso estudo da continuidade espacial. A acuracidade do método foi comprovada através das pequenas diferenças percentuais obtidas entre o volume calculado com os dados originais (volume padrão) e os volumes estimados. A comparação entre os volumes obtidos pelos vários métodos comprova, também, a precisão do método do prismóide para o cálculo do volume de overburden, em relação aos métodos numéricos (quadratura) e em relação ao método das seções paralelas. O volume calculado por seções paralelas apresentou um aumento quando foi reduzida a distância entre as seções, enquanto os métodos numéricos apresentaram wna tendência, de superestimar os volumes. / This study compares volume estimation methods for open cast mines. An exhaustive data set was obtained from Compelmi Mineração Ltda., Butiá-Leste Coai Mine. Using a total station, the field work consisted of a detailed survey, where data were collected at a regular spacing of 5x5m, from the natural surface and from the top of the first coal seam after the overburden remova!. An editing step using the Surfer® software was carried producing the exact correspondence between the original surface and coai seam points. A standard volume was defined using the 5x5m data set and the prismoid calculation method. Mathematical methods like quadrature and geometrical methods like prismoid and parallel section were used to estimate the volume between the DTM's defined by the original surface and the surface after the excavation. The obtained models (surface and coal) defined by the dense 5x5m grid were used to extract lines of points expanding the original grid sampling pattern (5x5m) to new grids at 10x10m, 15x15m, 20x20m, 25x25m and 30x30m. Using these new data sets, it was perfom1ed the spatial continuity study of the elevation variable and fitted variographic models. Kriging interpolation method was used in order to rebuild the original grid (5x5m). The volumes obtained from the interpolated numerical surfaces, were compared against the volumes obtained from the original grid. Ali the estimated volumes were compared against the standard volume and the volume calculated by the parallel section method, normally employed by Copelmi Mineração Ltda. The results demonstrate one can apply kriging as an interpolator at elevation values, after carrying out a careful spatial continuity study. The accuracy of the method was measured by the percentual di fferences obtained between the calculated volume using the original data (standard volume) and the estimated volumes. The results also show the precision of the prismoid method used for overburden volume estimation related to the numerical methods (quadrature) and parallel section method. The volume calculated using parallel sections increased when the distance between the sections was reduced. The numerical methods presented a tendency to over estimate the volumes.

Estudou-se o comportamento do aço inoxidável ABNT 304 à corrosão-sob-tensão (C.S.T.) em soluções aquosas com 0,1%, 3,5% e 20% de NaCl, na temperatura de 103°C, através de ensaios de carga constante. Com auxílio das técnicas e conceitos de Mecânica de Fratura Linear Elástica e das análises eletroquímicas procurou-se encontrar as condições em que ocorre C.S.T. no sistema aço inoxidável austenítico/solução aquosa de NaCl a 103°C. Utilizou-se o corpo-de-prova do tipo dupla viga em balanço (T-notch double cantilever beam: TN-DCB), com intuito de observar a influência do fator de intensidade de tensão, concentração da solução e potencial eletroquímico. Estimou-se o valor do fator de intensidade de tensão limite (KICST) e a velocidade de propagação das trincas; também foram analisadas outras importantes características em termos mecanísticos. Definiu-se faixas de potenciais e valores de intensidade de tensão a partir dos quais ocorre o surgimento de trincas por C.S.T.. Fêz-se análises metalográficas dos corpos-de-prova onde se pode constatar trincas transgranulares bem típicas do fenômeno de C.S.T.. Foram feitos alguns testes em solução aquosa saturada de MgCl2, em ebulição, para se comparar as diferentes soluções quanto ao fenômeno de C.S.T.. Alterou-se as dimensões do corpo-de-prova para avaliar a orientação da propagação das trincas por C.S.T.. / Stress-corrosion cracking behavior of ABNT 304 stainless steel in 0,1%, 3,5%, and 20% NaCl solutions at 103°C was analised through the constant charge method. With the help of the thedniques and concepts of fracture mechanics linear elastic and electrochemical methods the conditions in wich the SCC appeared in the system austenitic stainless steel/NaCl - aqueous solution (103°C) were determined. T-notch double cantilever beam (TN-DCB) specimen was used to observ the influence of the charge intensity, solution concentration and electrochemical potential. Values for KISCC and the velocity of crack propagation were estimated. Values of KI and potential ranges in wich SCC appears were defined. Typical transgranular fractures were observed. Some tests were made in saturated boiling MaCl2 solutions. Dimensions of TN-DCB specimens were modified to evaluated their influence on the direction of crack propagation.

Este trabalho busca produzir cermet (Cinza-Fe) pela tecnologia do pó utilizando cinza leve produzida com a queima do carvão mineral em termoelétrica para uma possível utilização e aplicação na usinagem. Esse estudo tem como objetivo específico caracterizar e analisar as propriedades mecânicas e metalúrgicas das amostras obtidas a partir das misturas. Utilizouse o ferro como componente da mistura em função do baixo custo e vasta disponibilidade. Após a obtenção da cinza leve, determinou-se o tamanho da partícula da cinza leve por peneiras e cicloclassificador. Analisou-se a composição química da amostra através de espectrômetro por fluorescência de raios X. Também foi realizada a análise por MEV dos pós de cinza leve e ferro puro. Preparou-se as misturas com Ferro + 5% Cinza e Ferro + 10% de Cinza para estudo da interação entre os constituintes. Misturou-se também Cinza + 5% de Ferro e Cinza + 10% de Ferro, mas ambas misturas quebraram. Então se misturou Cinza + 20% de Ferro, que tal composição constitui o cermet produzido. Realizou-se a compactação do cermet (Cinza + 20% de Ferro) produzido em pressões de 100 a 400 MPa e para as amostras de Ferro + 5% e Ferro + 10% de cinza as pressões de compactação foram de 100 a 800 MPa. Determinou-se as densidades aparente e a verde de todas as composições e realizou-se a sinterização das mesmas amostras em temperaturas que variaram entre 1150 ºC a 1300 ºC. Foram feitas a densidade dos sinterizados e realizou-se análise de dureza, microdureza, metalografia, MEV e EDS. Após todos os ensaios, definiu-se o projeto e foi executada a fabricação da ferramenta para a usinagem com o cermet Cinza + 20% Ferro e foi realizado o ensaio de usinabilidade. Na mistura de cinza com 20% de ferro foi observado que o aumento da temperatura de sinterização diminui a densidade da mistura, mas aumenta a dureza indicando a difusão da matriz cerâmica no ferro. Os resultados mostraram que é possível a obtenção de cermets a partir da cinza leve e ainda comprovou um potencial para aplicação em materiais sinterizados de baixa densidade. / This work seeks to produce cermet (Ash-Fe) by powder technology using fly ash produced by burning mineral coal in thermoelectric for possible use and application in machining. This study has how specifically aims to characterize and analyze the mechanical and metallurgical properties of the samples obtained from the mixtures. Iron was used as component of the mixture due to the low cost and wide availability. After obtaining the gray light, was given the particle size of the light ash by sieves and cicloclassificador. In sequence, the chemical composition of the sample was performed through spectrometer for X-ray fluorescence. Also was also performed SEM analysis of light ash powder and pure iron. Mixtures were prepared with iron + 5% + Iron and Grey Iron + 10% Gray to study the interaction between the constituents. Also mixed Grey + 5% Iron and gray + 10% Iron, but broke both mixtures. So mixed Ash + 20% Iron, such composition constitute the cermet produced. Was performed the compression cermet (Ash + 20% Iron) produce dat pressures of 100 to 400 MPa and for samples iron + 5% and Iron and10% ashwasthecompactionpressureswasofthe100 to 800MPa. Was determined and the apparent density and the green of all compositions and was performed the sintering of the same samples at temperatures ranging between 1150 ºC to 1300 ºC. Was performed The density of the sintered and was made analysis of hardness, micro hardness, metallography, SEM and EDS. After all the tests, set up the project and was completed fabrication tool for machining with cermet Ash + 20% Iron and machinability testing was conducted. In the mixture of ash with 20% iron was observed that increasing the sintering temperature decreases the density of the mixture, but increases the stiffness indicating the diffusion of the ceramic matrix in iron. The results show that it is possible to obtain cermets from the fly ash and yet demonstrated a potential for application in sintered material of low density.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Metalúrgica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto