Submitted by GABRIEL INÁCIO PONTIN null (gabrielguaira@hotmail.com) on 2017-08-15T18:00:10Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final - Gabriel Inacio Pontin.pdf: 2725651 bytes, checksum: f1433687bb33e3c16dd042c87cb686db (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-08-22T17:44:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pontin_gi_me_ilha.pdf: 2725651 bytes, checksum: f1433687bb33e3c16dd042c87cb686db (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-22T17:44:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pontin_gi_me_ilha.pdf: 2725651 bytes, checksum: f1433687bb33e3c16dd042c87cb686db (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O desgaste abrasivo é uma das causas de falhas em equipamentos e responsável por prejuízos nos processos industriais. Uma técnica capaz de minimizar os efeitos deste fenômeno é a aplicação de revestimentos duros nas superfícies críticas. Recentemente foram desenvolvidos revestimentos contendo carbonetos de titânio formados pela fusão de misturas contendo cavacos das ligas ASTM F67 e ASTM F136 sobre peças de aço-carbono ASTM A-36. Após a aplicação do processo de soldagem GTAW obteve-se significativa fração volumétrica de TiC grosseiro com elevada dureza. No presente trabalho foi investigada a refusão dessas soldas pelo processo de soldagem a Laser Nd:YAG pulsado. A microestrutura das amostras foi analisada por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microdureza Vickers. A caracterização microestrutural mostrou que houve refinamento dos carbonetos de titânio (TiC) na matriz ferrítica refundida com o Laser, cujo principal efeito foi um endurecimento do metal de solda. A caracterização mecânica demonstrou um aumento na microdureza da superfície do material. Este comportamento favorece o uso da refusão a Laser para a melhoria da qualidade das superfícies que demandam maior resistência ao desgaste abrasivo. / The abrasive wear is one of the causes of failures in equipment and responsible for damages in industrial processes. A technique capable of minimizing the effects of this phenomenon is the application of hard coatings on critical surfaces. Recently, coatings containing titanium carbides produced by melting mixtures containing ASTM F67 and ASTM F136 chip blends on ASTM A-36 carbon steel parts have been developed. After an application of the GTAW get process, an important volumetric fraction of coarse TiC with high hardness was obtained. In the present work the remelts is investigated for welds by the pulsed Nd: YAG Laser process. A microstructure of the samples was analyzed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and Vickers microhardness. The microstructural characterization showed that there was a refinement of the titanium carbides (TiC) in the ferritic matrix remelt with the Laser, whose main effect was a hardening of the weld metal. The mechanical characterization showed an increase in the microhardness of the material surface. This behavior favors the use of laser cladding to improve the quality of surfaces that require high abrasive wear resistance.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VIVIANE TELEGINSKI.pdf: 4135573 bytes, checksum: d862e0fdfd063afd1dec2d86b22b4031 (MD5) Previous issue date: 2012-08-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work, the aerospace alloy Al–1.5wt.%Fe was submitted to laser surface remelting (LSR). This process occurs thought the application of a localized laser radiation with high power density, causing fast heating and melting of the irradiated material, following with high rates of cooling causing the non-equilibrium solidification of the treated layer. In the present work a broad experimental survey was made in relation to microstructure, composition of the resulting phases, morphology characterization, microhardness and corrosion resistance of the treated layer and the results were compared with the untreated sample. Predictions through the numerical simulation were done relative to the thermal history, heating and cooling cycles, the depth of the treated layer and the thermal stress caused by sudden heating and cooling of the treated layer. The results indicate that the high cooling rates of the order of 104 K/s promoted the formation of metastable intermetallic phases and oxides. Due to the laser treatment there was an increase in microhardness, reduction in surface roughness and there was an increase in corrosion resistance about fourteen times on the studied electrolyte. These results indicate that laser surface remelting is an effective tool for upgrade the surface quality of parts that require high level performances. The RSL technique is a modern technology for surface processing and it is being applied in industry such as automotive, aerospace and energy. / Neste trabalho a liga aeroespacial Al–1,5%Fe foi submetida ao tratamento de refusão superficial a laser (RSL). O processo ocorre através da aplicação localizada da radiação laser com alta densidade de potência, acontecendo um rápido aquecimento e fusão do material irradiado, seguido de um resfriamento com taxas elevadas sendo que a solidificação da camada tratada ocorre em condições fora de equilíbrio. No presente trabalho realizou-se um amplo levantamento experimental quanto à microestrutura, composição das fases resultantes, característica da morfologia, microdureza e resistência à corrosão da camada tratada e os resultados foram comparados com a amostra não tratada. Através da simulação numérica foram previstos o histórico térmico, ciclos de aquecimento, resfriamento, profundidade da camada tratada e as tensões termicamente induzidas pelo brusco aquecimento e resfriamento provocado pelo processamento. Os resultados indicam que em consequência do resfriamento com taxas da ordem de 104 K/s houve a formação de fases intermetálicas metaestáveis e óxidos. Houve um aumento da dureza, redução da rugosidade superficial e aumento da resistência à corrosão em torno de quatorze vezes no eletrólito de ácido sulfúrico 0,1 mol/L. Estes resultados indicam que o tratamento de refusão superficial a laser é uma eficiente ferramenta para aprimorar a qualidade superficial de peças que exigem alto nível de desempenho. A técnica de RSL é uma tecnologia moderna de processamento superficial e vem sendo aplicada nas indústrias como automobilística, aeroespacial e de energia.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jean Cleber Bertoni.pdf: 7862049 bytes, checksum: 4c77f7ebc3fc211aac8ad8a7de58ccad (MD5) Previous issue date: 2015-01-30 / There are currently extensive research on aluminum alloys, mainly due to its wide application in the automotive and aerospace industries, due to the following characteristics, among them, low density, high thermal conductivity and high corrosion resistance at room temperature. Al-Fe alloys have a high degree of microstructural change due to changes in their properties when appropriate techniques are applied. The Al-Fe alloy was studied in the composition of 1.5% Fe by weight, which was subjected to the treatment laser surface remelting in order to enhance its surface characteristics. The characterization of these alloys in order to determine the variation of the chemical composition at different depths was performed by Grazzing incidence x-ray diffraction (GIXRD). In this technique, the angle of incidence of the X-ray beam was fixed and the detector moved in 2θ, it is possible to obtain the XRD patterns at different depths by varying the angle of incidence. In this work, the characterizations the micro and nano structural sample of alloy Al-1.5wt.%Fe treated by laser surface remelting (LSR) were performed, on the treated surface, as well as the transverse section, this study was performed at treated samples surface and at the isolated weld fillet on samples, where were applied laser beam speeds of 20, 40 and 60 mm / s. In this study we used different characterization techniques, such as, optical microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, together with atomic force microscopy, and the Vickers hardness. Also in this work the technique of GIXRD was used to obtain depth profiles of near the surface chemical composition of the alloy. The analysis was performed in the micrometer range varying the angle of incidence between 0.5° to 6° in steps of 0.5° and analysis with incident angles 3° and 6° in steps of 0.02° for each 10 sec. As a result by examining the microstructure was characterized melted zone, the heat affected zone and the substrate, a particular features were found for each velocity of the laser beam, generally the treated area showed a more homogenous microstructure consisting of grains smaller feature, with low roughness and high hardness. The heat affected zone was more notorious the morphology of grains elongated feature in the treated and untreated interface for low laser beam scanning velocities. By means of the technique of X-ray diffraction various metastable phases were found, such as aluminum oxide, nitrides, etc., with different intensities of peaks as a consequence of the variation of angle of incidence. / Atualmente há uma ampla investigação sobre ligas de alumínio, principalmente devido a sua larga aplicação na indústria automotiva e aeroespacial, devido as seguintes características, entre elas, a baixa densidade, alta condutividade térmica e elevada resistência à corrosão a temperatura ambiente. Ligas de Al-Fe possuem um alto grau de modificação microestrutural, devido a mudanças em suas propriedades quando técnicas adequadas forem aplicadas. A liga Al-Fe foi estudada na composição de 1,5% de Fe em peso, a qual foi submetida ao tratamento de refusão superficial a laser de modo a aprimorar suas características superficiais. A caracterização dessas ligas com a finalidade de determinar à variação de composição química em diferentes profundidades foi realizado mediante a difração de raios X com ângulo de incidência rasante (DRXIR). Nesta técnica, o ângulo de incidência do feixe de raios X foi fixado e o detector moveu-se em 2θ, sendo possível obter os difratogramas em diferentes profundidades com a variação do ângulo de incidência. Neste trabalho, as caracterizações a nível micro e nano estrutural das amostras da liga Al-1,5%Fe tratadas por refusão superficial a laser (RSL) foram realizadas, tanto na superfície tratada e bem como na parte transversal, este estudo foi realizado nas amostras tratadas em toda a superfície, quanto nas amostras com trilhas isoladas que foram aplicadas as velocidades de feixe laser de 20, 40 e 60 mm/s. Para isso foram utilizados diferentes técnicas de caracterização, tais como, microscópio ótico, microscópio eletrônico de varredura, espectroscopia por energia dispersiva, acompanhada da microscopia de força atômica, bem como da microdureza Vickers. Também neste trabalho a técnica de DRXIR foi utilizada para obtenção de perfis de profundidade da composição química próxima à superfície da liga. A análise foi realizada em escala micrométrica por meio da variação do ângulo de incidência entre 0,5° a 6° com passos de 0,5°, bem como as análises com ângulos incidentes de 3º e 6º com passos de 0,02º a cada 10 s. Como resultado mediante o estudo microestrutural foram caracterizados a zona fundida, a zona afetada termicamente e o substrato, sendo encontradas características particulares para cada velocidade do feixe de laser, de modo geral a zona tratada mostrou ter uma característica microestrutural mais homogênea formada por grãos menores, com baixa rugosidade e de alta dureza. A zona afetada termicamente mostrou ser mais notória a morfologia de grãos com característica alongada na interface tratada e não tratada para baixas velocidades de varredura do feixe laser. Por meio da técnica de difração de raios X diferentes fases metaestáveis foram encontradas, tais como, óxido de alumínio, nitretos, etc, com diferentes intensidades de picos como consequência da variação do ângulo de incidência.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, foram realizados ensaios de tribocorrosão no aço inoxidável AISI 304L, no titânio comercialmente puro (CPTi) e na liga de titânio Ti6Al4V em solução aquosa de 0,90% m/v NaCl. Amostras de ligas de titânio com tratamento térmico superficial de refusão a laser também foram utilizadas. Um tribômetro do tipo pino-no-disco com contracorpo de alumina foi usado. Técnicas eletroquímicas in situ de monitoramento em circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica, curvas de polarização e amperimetria de resistência nula foram empregadas. Os resultados obtidos indicam que o desgaste tribocorrosivo das ligas de titânio é mais intenso do que o observado no aço inoxidável, apresentando perfis de superfície mais irregulares. A análise da impedância eletroquímica mostrou que todos os materiais utilizados apresentam uma rápida recuperação da camada passiva, exibindo módulos e fases um pouco menores do que os medidos antes do desgaste. Sob atrito, os diagramas de impedância apresentam uma forte redução do módulo. Sob desgaste, o expoente α do elemento de fase constante (CPE) atinge seu valor mais baixo, enquanto o parâmetro γ é máximo. As curvas de polarização exibem potenciais menores e densidades de corrente de corrosão maiores durante o desgaste. O tratamento de refusão a laser, embora mude a microestrutura e a dureza superficial das amostras, não indica uma mudança aparente nos parâmetros eletroquímicos sob tribocorrosão, bem como do coeficiente de atrito. Nos ensaios de amperimetria de resistência nula, foi possível estimar a corrente mensurada no ARN por meio do emprego de um circuito elétrico equivalente. A densidade espectral de potência dos sinais de potencial e de corrente exibe a frequência de rotação (1,25 Hz) e seus harmônicos. Para baixas frequências (abaixo de 10 mHz), o decaimento obedece à relação 1 ⁄ e 1⁄ para os sinais de potencial e corrente, respectivamente. / In this study, tribocorrosion tests were performed in stainless steel AISI 304L, commercially pure titanium (CPTI) and Ti6Al4V titanium alloy in 0.9% m/v NaCl aqueous solution of. Titanium alloy sample with laser remelting treatments were also tested. A pin-on-disc tribometer with alumina counterbody was used. In situ electrochemical techniques of open circuit monitoring, electrochemical impedance spectroscopy, polarization curves and zero resistance ammeter were employed. Results indicate tribocorrosion wear of titanium alloys is more intense than that observed in stainless steel, presenting more irregular surface profiles. Analysis of electrochemical impedance spectroscopy showed all materials used have a fast recovery of the passive layer, showing modulus and phase slightly smaller than those measured prior to wear. Under friction, impedance diagrams show a strong reduction of the modulus. Under rubbing, exponent α of the constant phase element (CPE) reaches its lowest value, while γ parameter is maximum. Polarization curves show lower corrosion potential and higher corrosion current density during rubbing. Laser remelting treatments, although changes microstructure and surface hardness of the samples, does not indicate an apparent change in electrochemical parameters under tribocorrosion, as well as in coefficient of friction. In zero resistance ammeter tests, it was possible to estimate the current measured in ZRA using an electrical equivalent circuit. Power spectral density of the potential and current signals exhibits the rotation frequency (1.25 Hz) and its harmonics. For lower frequencies (below 10 mHz), the decay follows 1⁄ and 1⁄ roll-off for signals of potential and current, respectively.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, foram realizados ensaios de tribocorrosão no aço inoxidável AISI 304L, no titânio comercialmente puro (CPTi) e na liga de titânio Ti6Al4V em solução aquosa de 0,90% m/v NaCl. Amostras de ligas de titânio com tratamento térmico superficial de refusão a laser também foram utilizadas. Um tribômetro do tipo pino-no-disco com contracorpo de alumina foi usado. Técnicas eletroquímicas in situ de monitoramento em circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica, curvas de polarização e amperimetria de resistência nula foram empregadas. Os resultados obtidos indicam que o desgaste tribocorrosivo das ligas de titânio é mais intenso do que o observado no aço inoxidável, apresentando perfis de superfície mais irregulares. A análise da impedância eletroquímica mostrou que todos os materiais utilizados apresentam uma rápida recuperação da camada passiva, exibindo módulos e fases um pouco menores do que os medidos antes do desgaste. Sob atrito, os diagramas de impedância apresentam uma forte redução do módulo. Sob desgaste, o expoente α do elemento de fase constante (CPE) atinge seu valor mais baixo, enquanto o parâmetro γ é máximo. As curvas de polarização exibem potenciais menores e densidades de corrente de corrosão maiores durante o desgaste. O tratamento de refusão a laser, embora mude a microestrutura e a dureza superficial das amostras, não indica uma mudança aparente nos parâmetros eletroquímicos sob tribocorrosão, bem como do coeficiente de atrito. Nos ensaios de amperimetria de resistência nula, foi possível estimar a corrente mensurada no ARN por meio do emprego de um circuito elétrico equivalente. A densidade espectral de potência dos sinais de potencial e de corrente exibe a frequência de rotação (1,25 Hz) e seus harmônicos. Para baixas frequências (abaixo de 10 mHz), o decaimento obedece à relação 1 ⁄ e 1⁄ para os sinais de potencial e corrente, respectivamente. / In this study, tribocorrosion tests were performed in stainless steel AISI 304L, commercially pure titanium (CPTI) and Ti6Al4V titanium alloy in 0.9% m/v NaCl aqueous solution of. Titanium alloy sample with laser remelting treatments were also tested. A pin-on-disc tribometer with alumina counterbody was used. In situ electrochemical techniques of open circuit monitoring, electrochemical impedance spectroscopy, polarization curves and zero resistance ammeter were employed. Results indicate tribocorrosion wear of titanium alloys is more intense than that observed in stainless steel, presenting more irregular surface profiles. Analysis of electrochemical impedance spectroscopy showed all materials used have a fast recovery of the passive layer, showing modulus and phase slightly smaller than those measured prior to wear. Under friction, impedance diagrams show a strong reduction of the modulus. Under rubbing, exponent α of the constant phase element (CPE) reaches its lowest value, while γ parameter is maximum. Polarization curves show lower corrosion potential and higher corrosion current density during rubbing. Laser remelting treatments, although changes microstructure and surface hardness of the samples, does not indicate an apparent change in electrochemical parameters under tribocorrosion, as well as in coefficient of friction. In zero resistance ammeter tests, it was possible to estimate the current measured in ZRA using an electrical equivalent circuit. Power spectral density of the potential and current signals exhibits the rotation frequency (1.25 Hz) and its harmonics. For lower frequencies (below 10 mHz), the decay follows 1⁄ and 1⁄ roll-off for signals of potential and current, respectively.