Ao longo dos últimos anos tem aumentado o interesse da comunidade científica no desenvolvimento de estruturas de borato de magnésio. Geralmente, o borato de magnésio é utilizado em conjunto com outros materiais como metais, polímeros, cerâmicas ou macromoléculas formando compósitos. Este borato tem sido largamente utilizado para reduzir o coeficiente de fricção e aprimorar as propriedades mecânicas de compósitos, atuando como material anti-desgaste e inibidos de corrosão. Dentre as fases de borato de magnésio, o Mg2B2O5 se destaca por apresentar potencial para aplicações tais como catalisador para conversão de hidrocarbonetos, agente para tratamento eletrocondutivo, semicondutor e material luminescente para aplicação em tubos de raios catódicos. Acredita-se que ao reduzir as dimensões do bulk de borato de magnésio a dimensões nanométricas, pode-se oferecer excelentes características para desenvolver e melhorar as potenciais aplicações acima mencionadas. Em geral, estruturas em nanoescala como tubos, fios, rods, cintos e whiskers têm sido o foco de intensiva pesquisa. Buscando a compreensão dos mecanismos para produção de nanoestruturas de boratos de magnésio, este trabalho está focado no desenvolvimento de uma rota de síntese de nanorods de Mg2B2O5 que permita a produção de um material com elevada pureza e homegeneidade estrutural a fim de possibilitar uma futura aplicação em dispositivos nanotecnológicos. Os nanorods foram sintetizados utilizando como precursor B2O3 e Mg metálico em um reator de CVD. Foi analisado o emprego de diferentes atmosferas para a reação, partindo de H2, Ar e acetonitrila (CH3CN). Foi estudado também a influência da temperatura na morfologia e composição dos nanorods. As propriedades físico-químicas das estruturas desenvolvidas foram caracterizadas por FTIR e DRX. A estrutura morfológica foi analisada por MEV e MET e as propriedades óticas por DRS. De acordo com os resultados, os nanorods foram obtidos com alto grau de pureza e homogeneidade morfológica utilizando uma atmosfera redutora composta por H2 e CH3CN. / Over the last few years the interest of the scientific community has increased in the development of magnesium borate structures. Borato has been widely used to reduce the coefficient of friction and improve the mechanical properties of composite materials such as anti-wear and corrosion. Generally, the magnesium borate is used together with other materials such as metals, polymers, ceramics and macromolecules to form compounds. Among the borate magnesium phases, Mg2B2O5 contrasts for presenting potential for applications such as acting as a catalyst for hydrocarbon conversion, as an agent for electroconductive treatment, as a semiconductor and luminescent material for application in cathode ray tubes. It is believed that by reducing the borate magnesium bulk dimensions to dimensions of nanostructures, it can provide excellent characteristics to develop and improve the potential applications mentioned above. In general, nanoscale structures such as tubes, wires, rods, belts and whiskers have been the focus of intensive research. Seeking to understand the mechanisms for production of magnesium borate nanostructures, this work is focused on the development of a synthesis method for Mg2B2O5 nanorods, enabling the production of a material with high purity and structural homogeneity to enable future application in nanotechnological devices. The physicochemical properties of the structures developed were characterized by FTIR and XRD. The morphological structure was examined by SEM and TEM and the optical properties by DRS. According to the results, high purity and morphological uniform nanorods were obtained using a H2 and CH3CN reducing atmosphere.

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T22:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mussi_RenatoGalvaodaSilveira_M.pdf: 12090669 bytes, checksum: 0acda898e939dc7ae284bc0c78a4ffd6 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Estuda-se o processo de compofundição analisando-se parâmetros como tamanho e quantidade de reforço, assim como presença de refinador e Mg na matriz metálica na qualidade dos compósitos obtidos. Procura-se com isso, a padronização dos efeitos desses parâmetros na qualidade do produto, otimizando, assim, o controle de tal processo. Para isso, utilizou-se o método de compofundição com agitação mecânica. Produziram-se compósitos de matriz AA356 (Al-7%Si) pura, com refinador e com Mg reforçada com partículas de carboneto de silício com granulometrias de 5 e 30 mm; e em quantidade de 5, 15 e 30 % em volume. As microestruturas indicam a presença de uma fase primária de alumínio globular cercada pela fase secundária de silício com o reforço distribuído homogeneamente nesta última. As partículas maiores incorporaram-se em maior quantidade à matriz e produziram uma estrutura mais refinada, assim como no caso da porcentagem de 15% em volume. Conclui-se que particulados mais finos sofrem maior efeito de macrossegregação pela frente de solidificação, além de sofrerem maior aglomeração. Proporções de 15% de reforço adicionados à matriz provocam um maior engrossamento da microestrutura e boa homogeneidade do reforço na matriz / Abstract: The work looks into the process of composites production with AA356 alloy (AI-7%Si) matrix reinforced with SiC particulate, by introduction of reinforcement particles in a matrix at rheocasted semi-solid state, in a compocasting process by mechanical stirring of liquid metal during solidification. The process parameters analysed are: dimension of SiC powder (median dimension of 6 and 30 mm), quantity of added reinforcement (5, 15 and 30 % in volume), addition of grain refiner and 1% Mg into matrix alloy; and the influence they bring to the quality of produced composites. So, microstructures are analysed in relation to average size of globular primary phase and to dispersion of reinforcement particles through the matrix. All of the produced microstructures show an Al-a primary phase with globular morphology, typical in rheocasted products, with euthetic phase and SiC particles locateded at interglobular region. The results show a tendency to agglomeration of thinner particles during. introduction process, making them difficult to incorporate and to disperse through the matrix; great quantities of SiC are not incorporated into rheocasted slurries with refined globules; addition of Mg improves, even if it is not so noticeable, the possibility of reinforcement incorporation; addition of grain refiner decreases incorporation of bigger particles. Best results are obtained to the condition where 15 % vol. of 30 mm SiC were added to a matrix with presence of grain refiner. Evaluation of mechanical properties under traction conditions shows the decreasing of properties due to agglomerations of reinforcement particles / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Mei / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T14:50:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gorni_AntonioAugusto_D.pdf: 6389357 bytes, checksum: 00771a700092212223f9d461024195fc (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo caracterizar o efeito de diferentes condições de laminação a quente controlada sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de dois aços de baixa liga e alta resistência equivalentes ao HY -80 que dispensam tratamento térmico de têmpera e revenimento. A primeira liga é endurecível por precipitação de cobre (HSLA-80), enquanto que a segunda apresenta teor extra-baixo de carbono e microestrutura bainítica (ULCB). Na primeira série de ensaios de laminação foi estudado o efeito do grau de deformação total aplicado aos corpos de prova; já na segunda série variou-se a temperatura final de laminação. As amostras laminadas de aço HSLA-80 foram submetidas a um tratamento térmico de envelhecimento adicional. Foi constatado que o parâmetro mais importante do processo de laminação controlada foi o grau total de deformação a quente aplicado ao corpo de prova, o qual influenciou de maneira decisiva todas as propriedades mecânicas nas duas ligas aqui estudadas, com exceção de sua ductilidade e da razão elástica do aço ULCB. A temperatura de reaquecimento influenciou apenas no limite de resistência de ambas as ligas. Já a temperatura de acabamento afetou significativamente sua tenacidade / Abstract: This work was developed to characterize the effect of different controlled rolling conditions upon the microstructure and mechanical properties of two high strength low alloy steels, equivalent to the HY-80 alloy, but that do not need to be submitted to a quenching and tempering heat treatment. The first alloy hardens through copper precipitation (HSLA-80), while the second one has extra-Iow carbon content and bainitic microstructure (ULCB). In the first rolling test series total strain applied to the specimens was varied, while in the second one the effect of several finishing temperatures was studied. All HSLA-80 rolled samples were additionally aged. It was verified that the most important controlled rolling parameter was the total strain applied to the specimens, which strongly influenced all mechanical properties, except ductility and yield ratio of the ULCB alloy. The austenitizing temperature only influenced the tensile strength of both steels. For its turn, the finish rolling temperature significantIy influenced their toughness / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores : Kil Jin Park, Sylvio Luis Honorio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2017-03-22T18:53:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002 / Made available in DSpace on 2017-06-08T18:07:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nogueira_ReginaIsabel_D.pdf: 3087309 bytes, checksum: f413534aee2461a2fb45867c131b71c1 (MD5) Previous issue date: 2002 / Doutorado

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:21:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_RicardoBatistade_D.pdf: 11899050 bytes, checksum: c01c8dae77c3bdae9d6a75358f3c1ffe (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: No presente trabalho a solidificação unidirecional em regime transiente de um ferro fundido cinzento com composição hipoeutética e de um ferro fundido nodular de composição eutética são aplicadas para analisar a influência dos parâmetros do processo no número de veios ou nódulos de grafita. Para efeito de comparação foram fundidas algumas amostras em moldes de areia convencionais. Os resultados experimentais das variações de temperatura durante a solidificação foram utilizados para estimar as variações dos parâmetros de solidificação. As curvas de variação do número de veios e nódulos por unidade de área com a velocidade de solidificação e a taxa de resfriamento indicaram que os números de veios e nódulos decrescem e suas dimensões aumentam com a queda desses parâmetros. Os resultados mostraram também que para posições longe da interface metal/molde na solidificação unidirecional os números de veios ou nódulos se aproximam dos obtidos em moldes de areia, portanto obteve-se a influência dos parâmetros de solidificação na microestrutura para praticamente todos os processamentos utilizados na prática de fundição destas ligas. Algumas medidas de variação de dureza com a distância da interface metal/molde foram realizadas, indicando que para o ferro fundido cinzento a dureza diminui e para o ferro fundido nodular aumenta com a diminuição da velocidade de solidificação. / Abstract: In the present work unsteady state unidirectional solidification of a hypoeutectic gray cast iron and of a eutectic ductile cast iron is applied to analyze the influence of the process parameters an the flake and nodule count. For comparison purpose some samples were cast in sand molds. The experimental results of temperature variation in the casting were used to estimate the variations of solidification parameters. From the results curves relating flake and nodule count and solidification rate and flake and nodule count and cooling rate were obtained indicating that the number nodule decreases and their dimensions increase as these parameters decreases. From the results obtained relations were established between these parameters. The results showed that nodule count observed for unidirectional solidification far from metal/mold interface approaches to the observed in sand mold, permitting to' analyze the influence solidification parameters an the microstructure formation far almost all foundry processes of these alloys. Some measurements of hardness variations from metal/mold interface were carried out indicating that far gray cast iron hardness decreases and for ductile iron increases as solidification rate decreases. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Walkiria Hanada Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-09T21:00:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_AnaPatriciaNogueira_M.pdf: 1872253 bytes, checksum: ab983ea514eb5ef7931f6e44f631b22b (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O queijo de manteiga, também conhecido como requeijão do norte, é produzido e bastante consumido na região Nordeste do Brasil. O queijo de manteiga apresenta exagerada formação de óleo livre, com liberação de gordura na superfície. Esse problema pode estar associado às variações de pH, já que este exerce papel fundamental no equilíbrio da concentração de cálcio solúvel e coloidal O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do pH de fusão na composição, proteólise, lipólise, perfil de textura instrumental, cor, propriedades funcionais e microestrutura do queijo de manteiga. Foram avaliados seis níveis de pH de fusão (5,1; 5,2; 5,3; 5,4; 5,5; e 5,6) e os ensaios foram realizados em triplicata. Os queijos foram analisados nos dias 5, 20 e 35 de armazenamento refrigerado (4°C) em relação a pH, acidez titulável, nitrogênio solúvel a pH 4,6 e em TCA 12%, teor de ácidos graxos livres, índice de peróxidos, formação de óleo livre, textura instrumental e cor. A capacidade de retenção de água foi avaliada nos dias 1, 5, 20 e 35 de armazenamento refrigerado (4°C) e a microestrutura dos queijos foi avaliada através da microscopia eletrônica de varredura no 45° dia após a fabricação. A alteração do pH de fusão não afetou significativamente a composição, exceto os teores de cálcio e sal. O pH de fusão influenciou significativamente o pH dos queijos, a acidez titulável, a extensão de proteólise (NS em pH 4.6), a formação de óleo livre e a textura instrumental. A fusão na faixa de pH de 5,4 a 5,6 resultou em queijos com menor formação de óleo livre, dureza, elasticidade e mastigabilidade e maior extensão de proteólise. Os índices de proteólise aumentaram significativamente com o tempo de armazenamento, apesar do aumento ter sido pequeno em relação aos normalmente encontrados em outros tipos de queijos. Os queijos apresentaram uma matriz protéica contínua, permeada por glóbulos de gordura, cujo tamanho e distribuição variaram em função do pH de fusão. A matriz protéica apresentou-se mais compacta nos pHs de fusão da massa de 5,1 a 5,3, enquanto nos valores de pH de 5,4 a 5,6 a aparência foi mais esponjosa. O queijo fundido a pH 5,5 apresentou glóbulos de gordura de menor tamanho e mais uniformemente distribuídos na matriz protéica, evidenciando maior emulsificação da gordura pela caseína. O maior teor de cálcio micelar nesse pH sugere que deve haver uma quantidade ótima de cálcio ligado à caseína de modo a facilitar a sua ação como agente emulsificante / Abstract: Queijo de manteiga, also knows as requeijão do norte, is usually produced and consumed in the Brazilian Northeastern region. This cheese is characterized by an excess of free oil formation, which is usually visible in its surface. Since pH has a fundamental role on the equilibrium of both soluble and colloidal calcium concentrations, this problem is probably associated to variations in pH. The objective of this work was to evaluate the influence of curd melting pH on the composition, proteolysis, lipolysis, instrumental texture, color, functional properties and microstructure of the queijo de manteiga. Six levels of curd melting pH were studied (5,1; 5,2; 5,3; 5,4; 5,5 e 5,6) and the experiments were carried out in triplicate. The cheeses were analyzed at 5, 20 and 35 days of refrigerated storage (4°C) in relation to pH, titratable acidity, soluble nitrogen in pH 4.6 and TCA 12%, free fatty acids, peroxide value, formation of free oil, instrumental texture and color. The water retention capacity was evaluated at 1, 5, 20 and 35 days of refrigerated storage and the cheeses microstructure was evaluated through scanning electronic microscopy 45° days after manufacture. Variation in curd melting pH did not affect the composition, except for calcium and salt content. The curd melting pH had a significant influence on cheese pH, titratable acidity, proteolysis extension, and lipolysis and texture. Curd melting in the pH range 5,4 to 5,6 resulted in cheese with lowest the free oil formation, hardness, elasticity and mastigability and proteolysis extension. The proteolysis increased significantly with time, although the increase was small in relation to those usually found for other types of cheese. The cheese presented a continuous protein matrix in which fat globules were entrapped, their size and distribution depending on pH of melting. The matrix protein was more compact when melting occurred in pH 5,1-5,3. However, the cheese appearance was spongy at pHs 5,4-5,6. The cheese which melted on pH 5,5 had small fat globules, uniformly distributed into the protein matrix, showing greater degree fat emulsification by casein. The greatest amount of micellar calcium in this pH suggests that a certain amount of calcium linked with casein was necessary to improve their action as an emulsifying agent / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientadores: Rubens Caram Junior, Peterson Luis Ferrandini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:53:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_FlaviaFarias_M.pdf: 5351739 bytes, checksum: a5e09817ce0f3948835333eeef72cc9d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O presente trabalho analisa parâmetros de influência na microestrutura e propriedades de ligas de titânio tipo ß contendo Mo e Zr aplicadas na confecção de próteses ortopédicas. As ligas de titânio tipo ß apresentam baixo módulo de elasticidade, o que é benéfico para os tecidos ósseos próximos ao implante e também, podem ser concebidas a partir de metais biocompatíveis. O presente trabalho envolveu a avaliação de ligas do sistema Ti-Mo-Zr em relação à estabilidade de fases visando a fabricação de implantes ortopédicos. Dentro desse contexto, em uma etapa inicial, avaliou-se o efeito da composição e da taxa de resfriamento a partir do campo ß na estabilidade de fases e formação da microestrutura, na dureza Vickers e no módulo de elasticidade de ligas Ti-Mo. Em seguida, avaliou-se o efeito de tratamentos térmicos de envelhecimento na microestrutura das ligas Ti-Mo e finalmente, o efeito da adição de Zr na supressão da precipitação da fase ? em ligas Ti-Mo. O trabalho foi implementado a partir da preparação de ligas em forno a arco sob atmosfera controlada, deformação plástica das amostras através de forjamento rotativo e laminação, tratamentos térmicos sob diferentes condições e caracterização utilizando-se microscopia óptica e eletrônica de varredura, difração de raios- X, ensaios de dureza Vickers e análise térmica diferencial. Os resultados obtidos permitiram identificar condições de formação de fases estáveis e metaestáveis, incluindo as fases martensíticas e fase ?. Observou-se que a liga Ti-15Mo resfriada em água apresentou o menor valor de módulo de elasticidade dentre as composições analisadas, 77 GPa, que a fase ? pode ser eliminada após tratamentos térmicos de envelhecimento e que a adição de 8% de Zr a liga Ti-10Mo inibiu a formação da fase ? atérmica sob resfriamento em água, sem que isso modificasse de maneira significativa seu comportamento elástico / Abstract: This work presents an analysis of microstructure and mechanical properties of ß titanium alloys with additions of Mo and Zr, aiming the fabrication of orthopedic implants. The ß titanium alloys can be composed only by biocompatible elements and also present low Young's modulus, which is interesting for the health of the bone surrounding the implant. On the purpose of studying phase stability of Ti-Mo-Zr alloys, the effect of cooling rate when cooling from the ß field and the effect of composition on the microstructure, Vickers hardness and Young¿s modulus of Ti-Mo alloys were initially studied. Afterwards the effect of aging on the microstructure and the effect of Zr additions on the precipitation of ? phase in Ti-Mo alloys were also evaluated. The alloys were arc melted under an argon atmosphere, the ingots were hot swaged and hot rolled and the samples were conveniently heat treated. Characterization involved optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers hardness and differential thermal analysis. The results allow one to identify the conditions of formation of stable and metastable phases, these latter ? and martensites. It was observed that the alloy Ti-15Mo, when water cooled presents 77 GPa, the lowest value of Young¿s modulus, the ? phase may be eliminated by means of aging and that the addition of 8% Zr to the alloy Ti-10Mo completely suppresses formation of the athermal ? phase without affecting significantly its elastic behaviour / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Maurolicus stehamanni é a espécie pelágica mais abundante no ecossistema de Quebra de Plataforma da Região Sudeste e Sul do Brasil, sendo o principal componente da dieta dos atuns e das lulas. Com base em amostras coletadas com o N/Oc Atlântico Sul em três épocas do ano distintas, neste estudo foi comparado o crescimento da espécie em duas diferentes localidades, Cabo Frio (RJ) na região Sudeste, e Rio Grande (RS) na região Sul, utilizando a microestrutura, a morfologia e a ontogenia dos otólitos saggitae. Foram analisadas as variáveis: Comprimento padrão, Peso, Sexo, Raio do Otólito, Tamanho do Rostrum, a Espessura de 15 microincrementos consecutivos, Área e Perímetro da linha dos otólitos e a Idade dos peixes obtida por meio da contagem dos microincrementos. Os dados foram analisados por meio de métodos gráficos, análises de variância (ANOVA) e covariância (ANCOVA). As relações entre as variáveis foram modeladas, utilizando-se modelos lineares e não lineares, e comparadas entre as duas regiões. Ficou demonstrada a existência de variações significativas no crescimento entre os indivíduos dessas Regiões. Os peixes da Região Sudeste são maiores, em tamanho e massa e mais velhos, apresentando espessuras dos microincrementos significativamente maiores do que os da Região Sul, fatos que indicam uma maior taxa de crescimento dos peixes na Região Sudeste. Os peixes do Sudeste apresentam, em média, para uma mesma idade, menor Raio, Área e Perímetro dos otólitos, fato atribuído a um efeito da taxa de crescimento, como constatado para outras espécies do gênero. Um novo método gráfico foi elaborado para representar as mudanças ontogenéticas que ocorrem no formato dos otólitos ao longo do crescimento, utilizando-se sua silhueta e os índices de forma: Circulariedade e o Fator de Forma, os quais foram comparados entre Regiões. Apesar das diferenças citadas, semelhanças foram detectadas entre as regiões, para os parâmetros do modelo de von Bertalanffy do Sudeste (L= 48,04 mm e k= 0,01 dias -1) e do Sul (L =46, 12 mm e k= 0,01 dias -1) e, no formato dos otólitos. Hipóteses sobre as tais diferenças e semelhanças foram levantadas e discutidas. / Maurolicus stehamanni is the most abundant pelagic fish in the Slope Ecosystem of the South and Southeastern Brazil Region, being the main component of the diet of tunas and squids. Based on samples collected with the R.V. Atlantico Sul in three distinct seasons of the year, the main objective of this study was to compare the growth of the species between two different localities, Cabo Frio (RJ) in the Southeastern Region, and the Rio Grande (RS) in the South, through the analysis of the microstructure, morphology and ontogeny of otoliths. The following variables were evaluated: Standard Length, Weight, Sex, Otolith length, Size of the Rostrum, Width of 15 Consecutive Microincrements, Area, Perimeter of the otolith contour line and Age. Data were analyzed through graphical methods, analyses of variance (ANOVA) and covariance (ANCOVA). The relationships between the variables were modeled, using linear and non linear models, which were compared between the regions. It was found significant variations in growth between regions. Fish from the Southeast Region were bigger, in size and mass, and older, presenting microincrements width significantly larger than of the South region, indicating a higher growth rate of the specimens from the Southeast region. The fish from Southeast region presented on average, at a same age, smaller Lenght, Area and Perimeter of the otoliths, which can be attributed to a growth rate effect, as verified in other species of the genera. A novel graphic approach was performed in order to represent the ontogenetic changes in the shape of the otoliths during the growth, using its silhouette and indices of form, Circularity and the Form Factor. Despite of those differences, similarities were detected between the fish from the two regions for the parameters of the von Bertalanffy´s model, Southeast (L= 48,04 mm and k = 0,01 days-1) and South ( L = 46.12 mm and k = 0,01 days-1), and for the otolith´s shape. Hypotheses about variations and similarities were raised and discussed.

Orientador: Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:57:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiasFilho_JoseMarcelinodaSilva_M.pdf: 6517871 bytes, checksum: ef7c786d7139cf30a13befba0cfaf24d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Amauri Garcia, Ivaldo Leão Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T17:05:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moutinho_DanielJoaquimdaConceicao_D.pdf: 29526355 bytes, checksum: 14b9f3b019fb01fcd929eee181a63d1e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: As ligas fundidas de alumínio vêm desempenhando um papel importante no crescimento da indústria metal-mecânica. Hoje, essas ligas são produzidas em vários sistemas e dezenas de composições. Destacamos as ligas do sistema ternário Al-Cu-Si que apresentam excelente fluidez, alta resistência mecânica e baixo peso, o que as tornam uma escolha adequada como ligas de fundição, sendo amplamente aplicadas na indústria automotiva e aeroespacial. Tais características e o elevado grau de destaque dessas ligas no campo científico e tecnológico têm despertado o interesse de pesquisadores para o desenvolvimento de trabalhos que visam a investigação da evolução microestrutural, formação de macrossegregação e porosidade na solidificação. Neste trabalho, a caracterização e quantificação microestrutural e suas correlações com os parâmetros térmicos da solidificação de ligas Al-Cu-Si são investigadas juntamente com a macros segregação e formação de porosidade tanto através de simulações numéricas quanto através de experimentos de solidificação direcional em regime transitório. A microestrutura dendrítica foi caracterizada por técnicas tradicionais de metalografia para as ligas Al6Cu1Si e Al6Cu4Si e a quantificação dos espaçamentos dendríticos realizada por metodologias consagradas na literatura. Os resultados mostram que a adição de silício na composição da liga diminui os espaçamentos dendríticos primários e secundários quando comparados com a liga binária Al-Cu de mesmo teor de cobre. São propostas leis experimentais de evolução dos espaçamentos dendríticos como função da taxa de resfriamento ( ? ) e da velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), na forma 'lambda IND. 1' = C ( ? )-0,55, 'lambda IND. 2' = C ( ? )-0,33 'lambda IND. 3' = C ( ? )-0,55 para os espaçamentos primários, secundários e terciários respectivamente. Os valores experimentais dos espaçamentos dendríticos secundários foram comparados com o único modelo teórico de crescimento dendrítico existente na literatura para ligas multicomponentes. O diagrama de fases ternário, bem como os caminhos de solidificação de ambas as ligas analisadas, e propriedades termofísicas necessárias para simulações numéricas foram determinadas através do software Thermo-Calc. Os perfis experimentais e numéricos de macrossegregação, bem como as densidades teóricas e aparentes são apresentados em função do comprimento dos lingotes. Os perfis de soluto durante a solidificação unidirecional transitória das ligas foram calculados levando-se em conta transformações de fase secundárias que ocorrem ao longo do referido sentido de solidificação. A microporosidade foi obtida experimentalmente através de um procedimento picnométrico. Também é mostrado que o uso de uma chapa molde de aço carbono induz um aumento atípico na fração de poros próximos à superfície resfriada do lingote, o que é causado por uma maior concentração de ferro provocada pelo fluxo difusivo deste elemento da chapa molde para a superfície do lingote / Abstract: Aluminum alloys castings had a fundamental role in the growth of the metal-mechanics industry. Nowadays these alloys are supplied in a wide range of chemical compositions. We highlight the Al-Cu-Si ternary system because of particular outstanding properties such as high mechanical strength, low weight and very good fluidity. These qualities make them a good choice for applications in the automotive and aerospace industry. The potential of such alloys has attracted much attention of researchers with a view to investigating the microstructure evolution, and the formation of macrosegregation and porosity during the solidification process. In the present work, the microstructures of Al-Cu-Si alloys are characterized and correlated with solidification thermal parameters. The evolutions of macrosegreation and porosity during transient solidification are also examined both experimentally and by numerical simulations. The dendritic microstructure has been characterized using current metallographic techniques for both Al6Cu1Si e Al6Cu4Si alloys and the interdendritic spacings were measured by methods found in the literature. The results have shown that the addition of silicon to the alloy composition decreases the primary and secondary dendritic spacing when compared with those of an Al6Cu alloy. Experimental laws describing the evolution of dendritic spacings with the cooling rate ( ? ) and the velocity of the liquidus isotherm (VL) are proposed, i.e., 'lambda IND. 1' = C ( ? )-0,55, 'lambda IND. 2' = C ( ? )-0,33 and 'lambda IND. 3' for the primary, secondary and tertiary dendritic spacings, respectively. The experimental results of secondary dendritic spacings have been compared with the predictions of the only theoretical model existing in the literature for dendritic growth of multicomponent alloys. The Thermo-Calc software has been used to yield the tertiary phase diagram, thermophysical properties and the solidification path for both alloys. The experimental and numerical macrosegregations profiles, as well as the theoretical and apparent densities are presented as a function of the castings lenghts. The solute profiles that occur during the transient unidirectional solidification were simulated taking into account the formation of secondary phases during solidification. The microporosity was determined using a pyknometry procedure. The work also shows that the use of a carbon steel chill plate induces an abnormal increase in porous fraction at regions close to the casting cooled surface caused by a higher iron content, due to diffusive flux of iron from the chill steel plate toward the casting surface / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica