A presente Tese de Doutorado analisa as modificações induzidas por prensagem isostática a quente (HIP) após a sinterização na resistência à fadiga de compósitos de metal duro com partículas de carboneto de tamanho médio na faixa de 0,6 a 2,0 ?m. A correlação entre a redução de porosidade no processo de prensagem isostática a quente e o aumento de resistência à ruptura transversal é bem conhecida. No entanto, existem questões em relação à eficácia deste processo no aumento da resistência à fadiga, devido à existência de outras imperfeições na microestrutura do material. Um aumento maior na resistência transversal é reportado na literatura para temperaturas de HIP acima do ponto eutético da liga. Os experimentos foram realizados em dois níveis diferentes de pressão de HIP, simulando condições de processo que existem em fornos de média e alta pressão (5,4 MPa e 150 MPa). Também são analisadas duas condições de temperatura de sinterização, 1.350ºC e 1.430ºC. A análise das diferentes condições de processamento mostra que a microestrutura mais homogênea, praticamente sem presença de lagos de cobalto, foi obtida a 1.430°C de temperatura de sinterização e de HIP. Esta condição de processamento resultou em melhores valores de resistência mecânica (estática e dinâmica). As diferenças de microestrutura e propriedades mecânicas obtidas nas duas condições de pressão de HIP (5,4 MPa e 150 MPa) são pouco significativas, tendo maior impacto a correlação entre a microestrutura e propriedades mecânicas em função dos diferentes ciclos de temperatura e tempo de sinterização. A análise das superfícies de fratura do material em fadiga indica uma importante influência de defeitos microestruturais, como regiões alinhadas da fase ? entre grãos de carboneto de tungstênio na iniciação e na propagação da trinca de fratura. / The present Thesis evaluates modifications induced by hot isostatic pressing (HIP) after sintering on fatigue strength of WC-11Co (in weight %) composites with sintered tungsten carbide grains of 0.6 to 2 ?m. The correlation between decreasing porosity due to hot isostatic pressing process and subsequent increase on transversal rupture strength is well known. Nevertheless, there are questions related to the efficiency of HIP process to increase fatigue strength, mainly due to the existence of microstructure defects besides porosity. An increase on transversal rupture strength is reported in the literature for HIP temperatures above the eutectic point of the composite. Experiments were carried out at two different levels of HIP pressure (5.4 and 150 MPa) covering conditions existing on medium and high pressure furnaces. Two temperatures were also evaluated (1,350 and 1,430°C). The analysis of different processing conditions shows that a more uniform microstructure, without the presence of cobalt lakes, was obtained at a sintering and HIP temperature of 1,430°C. This processing condition also resulted in better statical and dynamical mechanical properties. Microstructure and mechanical properties obtained at two different HIP pressure conditions (5.4 and 150 MPa) were rather similar. Major changes in microstructure and mechanical properties were found as a function of different cycles of temperature and sintering time. Fatigue fracture surfaces were evaluated revealing major influence of microstructural defects such as regions of aligned ? phase where crack initiation and fracture propagation are favored.

by Lam Siu-wah, Echo, Wu Kim-shu, Patrick. / Thesis (M.B.A.)--Chinese University of Hong Kong, 1989. / Bibliography: leaf [123]

To minimize the production cost and time of the heat treatment of critical application aluminum castings within the automotive industry a combined hot isostatic pressing (HIP)/solution heat treat process is desired. A successfully combined process would produce parts of equal quality to those produced by the individual processes of HIP and subsequent heat treatment with increased efficiency in time and energy. In this study, an experimental combined process was designed and implemented in a production facility. Industrially produced aluminum castings were subjected to the combined process and results were quantified via tensile and fatigue testing and microscopic examination. Comparisons in fatigue and tensile strength were made to raditionally HIPed and heat treated samples, as well as un-HIPed samples in the T6 condition. Results show that castings produced with the combined process show fatigue properties that are equal in magnitude to castings produced with the independent HIP and heat treatment processes. Furthermore, an order of magnitude improvement in the fatigue life in those castings that were produced with the combined process exists compared to the castings that were only heat treated. This study shows no difference in the tensile properties that result from any of the processing routes compared. Also, microstructural comparison of the castings processed show no difference between the process routes other than porosity, which is only evident in the un-HIPed samples. Dendrite cell size and dendritic structure of the samples that were solutionized for the same time is identical. Theoretical examination of the combined process was also completed to quantify the energy consumption of the combined process compared to the independent processes. Thermodynamic calculations revealed that the energy consumed by the combined process for a typically loaded HIP vessel is fifty percent less than the energy required to process the same quantity of castings with the two individual processes. However, it was determined that a critical ratio of the volume occupied in the HIP vessel by castings to the total HIP vessel volume exists that ultimately determines the efficiency of the combined process. This critical ratio was calculated to be approximately fifteen percent. If the volume ratio is less than fifteen percent then the combined process is less energy efficient then conventional processing. These thermodynamic calculations were experimentally verified with power consumption process data in a production facility. In addition, the time required for the combined process of HIP and solution heat treatment was calculated as thirty-percent less than the conventional two-step process. This calculation was verified via the comparison of data compiled from the experimental combined process.

Este trabalho analisou as diferenças entre o processo de conformação de rebites de Alumínio da liga AA 5052 e de aço inoxidável das ligas ABNT 420, ABNT 430 e ABNT 302, os quais são utilizados em grande escala na indústria cuteleira. Levando em conta as particularidades de cada material em estudo, foram analisadas as forças de conformação, tensões, deformações e temperaturas. A partir delas buscou-se chegar a um modelo de processo viável para se obter rebites de Aço inoxidável. Apesar da fabricação do rebite de Alumínio ser menos crítica, no que diz respeito a força necessária para conformação, a qualidade do produto é inferior, quando se compara com o Aço inoxidável. Este confere maior resistência mecânica e resistência à corrosão. Para modelamento do processo desenvolvido com o Alumínio AA5052 e com as ligas de Aço inoxidável utilizadas utilizou-se o software de simulação por elementos finitos SIMUFACT 11.0. Os resultados das simulações com o aço inoxidável com temperaturas a morno demonstraram grande dependência da temperatura para obtenção de tensões e forças suportadas pelo ferramental. Alguns resultados alcançados com o aço inoxidável aquecido, quando se variaram as temperaturas de 25ºC até 500ºC, geraram o grau de tensões e esforços no ferramental menor ou igual à condição onde o Alumínio é conformado a frio. Também, critérios como resistência à corrosão foram determinantes para a aprovação das ligas de aço inoxidável 302 e 430 estudadas. Esse resultado confirmou o que é indicado na bibliografia, onde são recomendadas ligas austeníticas e ferríticas, ao invés de martensíticas, para a fabricação de produtos de aço inoxidável que exigem alta resistência à corrosão, como é o caso dos rebites. / This study analyzed the differences between the rivet manufacturing process made by Aluminum of alloy AA5052 and Stainless Steel of alloys AISI 420, AISI 430 and AISI 302, wich are widely used in the cutlery industry. Taking into account the particularities of both materials, it was analyzed forming forces, stresses, strains and temperatures in order to find a viable process to manufacture stainless steel rivets. Even the manufacturing of Aluminum rivets is less critical, regarding the forming forces, the quality of the product is inferior than the stainless steel, wich provides more mechanical and corrosion resistance. The study of the process of forming Aluminum AA5052 and Stainless Steel rivets was developed using the finite elements software SIMUFACT 11.0. The simulation results of the Stainless Steel with warm temperatures showed big influence of the temperature to obtain lower stresses and forces, wich are supported by the tools. Some results with heated Stainless steel, considering temperatures from 25ºC to 500ºC, resulted in lower stress and tool forces than in the Aluminum with cold temperatures. Also, criteria like corrosion resistance was very important to the approval of the Stainless Steel AISI 302 and AISI 430. Those results confirm the information available in the bibliography, where it is preferential austenitic and ferritic alloys of stainless steel instead of martensitic alloys, when used to manufacture stainless steel rivets, wich require high corrosion resistance.

Thesis (M.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Materials Science and Engineering, 1981. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND SCIENCE. / Includes bibliographical references. / by Gordon Bruce Hunter. / M.S.

O processo de conformação por prensagem uniaxial é um dos mais utilizados na indústria cerâmica devido ao seu baixo custo e alta produtividade. O entendimento e controle dos diversos fatores que interferem neste processo são cruciais, pois grande parte dos defeitos encontrados na peça final é originada nesta etapa. Este trabalho trata da avaliação da compactação de pós a base de alumina processados em spray-dryer, com diferentes composições e contendo distintos aditivos orgânicos, sendo caracterizados em relação a fluidez, densidade solta e batida, determinação da distribuição do tamanho de grânulos e morfologia. Parâmetros como umidade (10, 64 e 85%) e temperatura (5, 25 e 45°C) foram variados. O comportamento do pó foi analisado nas diferentes etapas de compactação, as quais envolvem a deformação plástica e quebra dos grânulos e também redução da porosidade intergranular e intragranular. Posteriormente foram estudadas a influência da temperatura e da umidade relativa do ar durante a compactação, sendo o efeito dos mesmos avaliados por meios de curvas de compactação. A resistência mecânica das peças também foi avaliada por meio do módulo de Weibull. Através da análise da microestrutura (MEV e porosimetria) e de curvas de compactação constatou-se que os parâmetros citados acima interferem nas características dos compactados, particularmente na resistência mecânica dos grânulos em relação à deformação e fratura. Os resultados mais importantes são que quanto maior a temperatura e umidade ocorre a redução da Tg dos ligantes, diminuindo a resistência ao esmagamento dos mesmo e que através do módulo de Weibull é possível determinar qual a melhor condição para realizar a prensagem que no caso deste estudo foi a condição intermediária. / The compaction process by uniaxial pressing is the most used in the ceramics industry due to its low cost and high productivity. The understanding and control of several factors that interfere in this process are crucial, since most of the defects found in the final piece are originated at this stage. This paper deals with compaction evaluation of alumina powders, processed by spray-dryer with different compositions and containing different organic additives, being characterized according the flow, tap and apparent density, granule size distribution and morphology. Parameters such as relative humidity (10, 64 and 85%) and temperature (5, 25 and 45°C) were varied. The powder\'s behavior was analyzed at different compaction stages, which involves plastic deformation, breakage of the granules and reduction of intergranular and intragranular porosity. The influence of temperature and relative humidity during compaction were analyzed by compaction curves. The mechanical strength of the obtained parts was evaluated using the Weibull modulus. The microstructural analysis (SEM and porosimetry) and evaluation of the compaction curves shows that these parameters affect the characteristics of compacted powder, in particular the mechanical strength of the granules in relation to the deformation and fracture. The most important results show that higher the temperature and relative humidity occurs the Tg reduction of binders, decreasing the mechanical strength of binders and by Weibull modulus it is possible to determine the best condition for pressing, in this instance the intermediate condition.

O presente trabalho propõe duas novas metodologias para a determinação de coordenadas tridimensionais visando o emprego no controle de obras de engenharia. Os dois métodos propostos fundamentam-se na concepção de um ponto fixo, visível simultaneamente por todos os aparelhos envolvidos no processo e em uma direção de orientação. O primeiro método tem como princípio básico a minimização de uma função matemática, definida pelo somatório das distâncias entre as linhas de visadas dos aparelhos e o alvo. O segundo fundamenta-se no ajustamento pelo Método dos Mínimos Quadrados, aplicado às equações de erros, que são determinadas em função das coordenadas do centro ótico de cada aparelho e dos ângulos zenitais e azimutais medidos. Esse segundo método proporciona, ao mesmo tempo, que sejam estimadas as precisões dos elementos envolvidos no cálculo das coordenadas do alvo e, ainda, ajusta os valores iniciais das coordenadas do centro ótico dos aparelhos. Ambos os métodos podem ser empregados para a verificação de recalques ou deslocamentos estruturais nas provas de carga em obras de engenharia. Os resultados obtidos comprovam que os métodos propostos determinam coordenadas tridimensionais com maior precisão que os principais métodos apresentados na revisão da literatura e podem ser empregados no controle de obras de engenharia. / The purpose of this work is to present new methodologies to determine 3-D coordinates to check engineer works. The two proposed methods are well-founded on a conception of a fixed point and a direction that are proposed. This fixed point must be visible by all surveying equipments envolved in the process to determine 3-D coordinates. The first method presented in this work is based on a mathematic function that must be minimized and this function is defined by the sum of the distances of the target and the sightlines from the surveying equipments directed to the target. The second method presented is based on the L.S.M. adjustment process. This method uses the errors equations that are functions of the 3-D coordinates of the optic center of the surveying equipments envolved in this process. It also uses the azimuth and zenith angles related to the target measured. This method provides at the same time, a way to estimate the precisions of ali elements envolved in 3-D coordinates determination calculus of the target and it also provides the adjustment of the 3-D coordinates of the optic centers of the surveying equipments used to measure the angles. The conception of the orientation point provides more flexibility in a performance of these two methods. The two methods can be employed to check structural displacements and pressing down in charge experiments in engineer works. The results presented in this work validate that these two proposed methods determine 3-D coordinates with more precision and accuracy than the main methods presented in literature revision and may be able to check engineer works.

Transparent ceramics are used in a variety of applications such as protective visors, thermo-graphic lens, night vision devices and windowpane of an armed vehicle, missile domes and in aircrafts. Yttrium Aluminium Garnet (YAG, Y3Al5O12) exhibits uniform index of refraction without birefringence owing to its cubic crystal structure and offers a range of optical and mechanical properties that makes it suitable for transparent applications.

O processo de conformação por prensagem uniaxial é um dos mais utilizados na indústria cerâmica devido ao seu baixo custo e alta produtividade. O entendimento e controle dos diversos fatores que interferem neste processo são cruciais, pois grande parte dos defeitos encontrados na peça final é originada nesta etapa. Este trabalho trata da avaliação da compactação de pós a base de alumina processados em spray-dryer, com diferentes composições e contendo distintos aditivos orgânicos, sendo caracterizados em relação a fluidez, densidade solta e batida, determinação da distribuição do tamanho de grânulos e morfologia. Parâmetros como umidade (10, 64 e 85%) e temperatura (5, 25 e 45°C) foram variados. O comportamento do pó foi analisado nas diferentes etapas de compactação, as quais envolvem a deformação plástica e quebra dos grânulos e também redução da porosidade intergranular e intragranular. Posteriormente foram estudadas a influência da temperatura e da umidade relativa do ar durante a compactação, sendo o efeito dos mesmos avaliados por meios de curvas de compactação. A resistência mecânica das peças também foi avaliada por meio do módulo de Weibull. Através da análise da microestrutura (MEV e porosimetria) e de curvas de compactação constatou-se que os parâmetros citados acima interferem nas características dos compactados, particularmente na resistência mecânica dos grânulos em relação à deformação e fratura. Os resultados mais importantes são que quanto maior a temperatura e umidade ocorre a redução da Tg dos ligantes, diminuindo a resistência ao esmagamento dos mesmo e que através do módulo de Weibull é possível determinar qual a melhor condição para realizar a prensagem que no caso deste estudo foi a condição intermediária. / The compaction process by uniaxial pressing is the most used in the ceramics industry due to its low cost and high productivity. The understanding and control of several factors that interfere in this process are crucial, since most of the defects found in the final piece are originated at this stage. This paper deals with compaction evaluation of alumina powders, processed by spray-dryer with different compositions and containing different organic additives, being characterized according the flow, tap and apparent density, granule size distribution and morphology. Parameters such as relative humidity (10, 64 and 85%) and temperature (5, 25 and 45°C) were varied. The powder\'s behavior was analyzed at different compaction stages, which involves plastic deformation, breakage of the granules and reduction of intergranular and intragranular porosity. The influence of temperature and relative humidity during compaction were analyzed by compaction curves. The mechanical strength of the obtained parts was evaluated using the Weibull modulus. The microstructural analysis (SEM and porosimetry) and evaluation of the compaction curves shows that these parameters affect the characteristics of compacted powder, in particular the mechanical strength of the granules in relation to the deformation and fracture. The most important results show that higher the temperature and relative humidity occurs the Tg reduction of binders, decreasing the mechanical strength of binders and by Weibull modulus it is possible to determine the best condition for pressing, in this instance the intermediate condition.

O presente trabalho propõe duas novas metodologias para a determinação de coordenadas tridimensionais visando o emprego no controle de obras de engenharia. Os dois métodos propostos fundamentam-se na concepção de um ponto fixo, visível simultaneamente por todos os aparelhos envolvidos no processo e em uma direção de orientação. O primeiro método tem como princípio básico a minimização de uma função matemática, definida pelo somatório das distâncias entre as linhas de visadas dos aparelhos e o alvo. O segundo fundamenta-se no ajustamento pelo Método dos Mínimos Quadrados, aplicado às equações de erros, que são determinadas em função das coordenadas do centro ótico de cada aparelho e dos ângulos zenitais e azimutais medidos. Esse segundo método proporciona, ao mesmo tempo, que sejam estimadas as precisões dos elementos envolvidos no cálculo das coordenadas do alvo e, ainda, ajusta os valores iniciais das coordenadas do centro ótico dos aparelhos. Ambos os métodos podem ser empregados para a verificação de recalques ou deslocamentos estruturais nas provas de carga em obras de engenharia. Os resultados obtidos comprovam que os métodos propostos determinam coordenadas tridimensionais com maior precisão que os principais métodos apresentados na revisão da literatura e podem ser empregados no controle de obras de engenharia. / The purpose of this work is to present new methodologies to determine 3-D coordinates to check engineer works. The two proposed methods are well-founded on a conception of a fixed point and a direction that are proposed. This fixed point must be visible by all surveying equipments envolved in the process to determine 3-D coordinates. The first method presented in this work is based on a mathematic function that must be minimized and this function is defined by the sum of the distances of the target and the sightlines from the surveying equipments directed to the target. The second method presented is based on the L.S.M. adjustment process. This method uses the errors equations that are functions of the 3-D coordinates of the optic center of the surveying equipments envolved in this process. It also uses the azimuth and zenith angles related to the target measured. This method provides at the same time, a way to estimate the precisions of ali elements envolved in 3-D coordinates determination calculus of the target and it also provides the adjustment of the 3-D coordinates of the optic centers of the surveying equipments used to measure the angles. The conception of the orientation point provides more flexibility in a performance of these two methods. The two methods can be employed to check structural displacements and pressing down in charge experiments in engineer works. The results presented in this work validate that these two proposed methods determine 3-D coordinates with more precision and accuracy than the main methods presented in literature revision and may be able to check engineer works.