Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:27:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ducatti_SuzimaraRossilhodeAndrade_D.pdf: 7132194 bytes, checksum: 45c86cfff624888f031c8047f14cc4ff (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Novos processos têm sido desenvolvidos nos últimos anos com o objetivo de otimizar as propriedades de ligas metálicas produzidas por lingotamento contínuo. Um dos processos que está em desenvolvimento é o de solidificação das placas finas com redução da espessura quando o seu núcleo ainda está na fase líquida. Nos últimos anos tem sido notado um aumento na utilização de modelos matemáticos baseados em métodos numéricos para a simulação de diversos aspectos da solidificação de ligas metálicas, visando aplicações industriais. Neste trabalho um modelo matemático é desenvolvido para analisar os efeitos da redução da espessura da placa estando o núcleo ainda líquido nos parâmetros de solidificação. O trabalho utiliza um programa genérico que resolve problemas de várias áreas de engenharia, ANSYS, baseado no método de elementos finitos para as simulações com e sem redução do núcleo líquido. Além da variação de temperatura na placa em função da posição e do tempo, obtem-se outros parâmetros de solidificação e a partir de teorias, já existentes na literatura, que propõem equações para o cálculo dos espaçamentos dendríticos de ligas metálicas, foram criadas sub-rotinas dentro do programa base com a finalidade de estimar esses espaçamentos. O modelo foi aplicado para simular processos de solidificação de uma liga alumínio-cobre e de aços com diferentes composições químicas. Foram obtidos resultados para diferentes graus de redução de espessura e alguns foram comparados com resultados experimentais para analisar a precisão do modelo. O modelo final foi aplicado para a análise da influência da redução da espessura com núcleo líquido nos parâmetros térmicos e estruturais de placas finas / Abstract: New processes have been developed in the last years to produce near net shape metallic products with final or almost final dimensions. Thin slab continuous casting is a near net shape process to produce slabs with thickness convenient for direct rolling. Numerical modeling has been explored to simulate and to predict parameters of solidification of metaIs in order to improve industrial processes. In this work a numerical model is developed to analyze the effects of liquid core reduction during solidification to the microstructure of thin slabs. This analysis involves numerical simulation applying the finite element method. The finite element method has been chosen for its efficiency and the availability of commercial computer codes for simulation of thermal and structural analysis. The mathematical model is developed introducing modifications in one of these commercial codes (ANSYS) and it is able to simulate the solidification of thin slabs submitted to liquid core reduction. The reduction of thickness of the slab is taken into account by a movement and a distortion of the meshes. Applying specific equations, a subroutine has been developed to estimate the variation of dendrite arms spacing in the slabs. The numerical model is applied to simulate solidification processes of AI-4.5wt<'IÓCu and steels with different compositions. Some numerical results are compared to experimental data to verify the precision of the numerical model. Simulations of the solidification processes, with and without liquid core reduction, are carried out in order to analyze the influence of this reduction on the solidification parameters and on the microstructure formation / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Rezende Gomes dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:04:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Domingos_MariaAparecidaMartins_M.pdf: 4286329 bytes, checksum: 05b7e26c3b322f925ac42e611f027be4 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo a análise do processo de solidificação unidirecional de ligas com diferentes difusividades térmicas. Para tanto foi construído um dispositivo para permitir a solidificação unidirecional de ligas metálicas dotado de um sistema para monitoramento do processo' e aquisição de dados. Foram realizadas experiências de solidificação unidirecional de duas ligas metálicas não ferrosas (AI-Si e Pb-Sb) com diferentes difusividades térmicas, visando a determinação das curvas de variação de temperatura em diferentes pontos durante o processo e a determinação das macroestruturas e microestruturas resultantes. A partir das curvas de variação de temperatura foram determinadas as variações da velocidade de avanço da interface sólido/líquido, do gradiente de temperatura, da taxa de resfriamento e do tempo local de solidificação para as duas ligas estudadas. A partir das medições dos espaçamentos dendríticos primário e secundário foram estabelecidas as correlações entre estes e os parâmetros de solidificação / Abstract: This work presents an analysis of the unidirectional solidification process of alloys with dissimilar thermal di1fusivity. It was built a dispositive to obtain a unidirectional solidification of metallic alloys. The dispositive comprises a monitoring system of process and data acquisition.Several experiences of unidirectional solidification of two non-ferrous metal alloys (AI-Si and Pb-Sb) with dissimilar thermal diffusivity, were carried out in order to determine the curves of temperature variation in distinct points during the process and also to determine the resulting macro and micro structures. The variations of the solid/liquid interfacial moving velocity, the temperature gradient, the cooling ratio and the local solidification time for these two studied alloys were determined from curves of temperature variation obtained. The correlations among primary and secondary dendritic arm spacing and solidification parameters were established. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T22:43:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Quaresma_JoseMariadoVale_D.pdf: 16020607 bytes, checksum: f6274de052946901fdb777df34aca910 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A imposição de uma ampla gama de condições operacionais em processos de fundição e lingotamento tem como decorrência direta a geração de uma diversidade de estruturas de solidificação. Parâmetros estruturais como tamanho de grão e espaçamento interdendrítico são bastante influenciados pelo comportamento térmico do sistema metal/molde durante a solidificação, impondo, conseqüentemente, uma correlação estreita entre este e a microestrutura resultante. As propriedades mecânicas de uma liga em seu estado bruto de solidificação dependem do arranjo microestrutural que se define no processo de solidificação. Nestas condições, tamanho de grão, espaçamentos interdendríticos, eventuais porosidades, produtos segregados e outras fases, é que irão definir o comportamento mecânico da liga, representado por tensões e/ou deformações. Expressões que correlacionam o comportamento mecânico com parâmetros da microestrutura são muito úteis para se buscar uma forma de planejamento prévio das condições de solidificação, em função de um determinado nível de resistência mecânica que se pretenda alcançar, ou seja, estabelecer um caminho de programação da microestrutura e das propriedades mecânicas. Neste particular, a literatura apresenta relações entre o limite de escoamento do material com o tamanho de grão, como a conhecida equação de Hall-Petch. Este trabalho avança nessa direção na busca de relações entre comportamento mecânico no campo plástico, espaçamentos dendríticos secundários e condições de solidificação. Para a análise de uma importante variável da solidificação em moldes de boa difusividade de calor, qual seja o coeficiente de transferência de calor metal/molde ('H IND. I¿), foram escolhidas como base de estudo ligas do sistemas Sn-Pb com composições Sn- 5% Pb, Sn- 10% Pb; Sn- 20% Pb; Sn- 38,1% Pb (eutética) além do elemento estanho. Essa escolha decorreu da facilidade de manipulação dessas ligas em laboratório e principalmente por possuírem propriedades termofisicas conhecidas. Neste particular foram investigadas as influências das seguintes condições operacionais sobre 'H IND. I¿ : espessura do molde, superaquecimento do metal líquido e magnitude do intervalo de solidificação. O confronto de resultados experimentais relativos à distribuição de temperaturas no metal e no molde durante a solidificação e resultados de simulação com um modelo numérico permitiram a obtenção de expressões, para cada caso, relacionando 'H IND. I¿ em função do tempo. Foi também analisada a transferência de calor da superfície externa do molde para o meio ambiente e desenvolvidas expressões que correlacionam o coeficiente de "transferência de calor molde/ambiente ('H IND. AMB¿), também em função do tempo. Para a correlação de parâmetros de estrutura dendrítica e propriedades mecânicas foram escolhidas as seguintes ligas do sistema AI-Cu: AI- 4,5% Cu; AI- 15% Cu. A mesma análise referente a 'H IND. I¿ e ('H IND. AMB¿ já mencionada foi estendida a essas ligas incluindo a liga de composição eutética (AI- 33% Cu) e o alumínio puro. Apoiados em resultados de ensaios de solidificação padronizados, espaçamento dendrítico secundário (EDS), e apoiados em modelos matemáticos de transferência de calor e de crescimento dendrítico, desenvolveram-se expressões correlacionando o limite de resistência à tração ('delta¿ 'mu¿) e o alongamento específico ('delta¿) como função de variáveis do sistema metal/molde, estabelecendo-se um caminho de programação da estrutura dendrítica e do nível de resistência como função de condições operacionais pré-estabelecidas no processo de solidificação / Abstract: The imposition of a wide range of operational conditions in foudry and static casting generates, as a direct consequence, a diversity of solidification structures. Structural parameters such as grain size and interdendrictic spacings are highly influenced by the thermal behavior of the metal/mold system. during solidification, consequently imposing a close correlation between the described system and the resulting microstructure. The mechanical properties of an alIoy in its crude state of solidification depend on the microstructural arrangement defined in the solidification process. Under the circumstances, the mechanical behavior of the alIoy, represented by stresses and/or strains, wilI be defined by grain size, interdendritic spacings, casual porosities, segregated products and other phases. Expressions correlating the mechanical behavior with microstructural parameters are very useful in order to search for a type of previous planning of the solidification conditions in terms of a determined leveI of mechanical resistance which is intended to be attained, e.g. to settle a way of programming the microstructure and the mechanical properties as well. Particularly, the literature in this field presents relations between the yield strength of the material and the grain size, such as the renowned HalI-Petch's equation. The present work advances in that direction, in search of relations among mechanical behavior in the plastic field, secondary dendritic spacings and solidification conditions. In order to analyze an important variable of solidification in molds with good heat diffusivity, like the metal/mold heat transfer coefficient, alloys of the Sn-Pb system - with compositions Sn- 5%Pb, Sn- 10%Pb, Sn- 20%Pb, Sn- 38,1%Pb (eutectic) - besides the element tin, were chosen. The choice was made because such alloys are easily handled in laboratory and chiefly because their thermophysical properties are well known. Particularly the influences of the following operational conditions on 'H IND. I¿ were investigated: mold thickness, liquid metal superheating and magnitude of the solidification range. Experimental results related to the distribution of temperatures in metal and mold during solidification, as compared with the results of simulation with a numerical model, made it possible to attain of expressions, for each case, by relating hi in terms of time. Heat transfer from the external surface of the mold to the environment was also analyzed; in the same manner, expressions were developed correlating the mold/environment heat transfer coefficient ('H IND. AMB¿) in terms of time as well. To correlate parameters of dendritic structures and mechanical properties, the following alloys of the AI-Cu system were chosen: AI- 4,5%Cu; AI- 15%Cu. The same aforementioned analysis referring to 'H IND. I¿ and hAmbwas extended to those alloys including the one of eutectic composition ( AI- 33%Cu ) and pure aluminum. Based upon results of standardized solidification tests, secondary dendritic spacing ( EDS ) and upon mathematical models of heat transfer and dendritic growth, expressions were developed correlating the ultimate tensile strength ('delta¿ 'mu¿) and specific elongation ('delta¿) as a function of variables of the metallmold system. Thus it was a way towards the programming of the dendritic structure and the leveI of resistance as a function of preestablished operational conditions in the solidification process / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Mauricio Prates de Campos Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T02:57:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_Amauri_D.pdf: 12119452 bytes, checksum: 00341af3e08624deb39e88d695531735 (MD5) Previous issue date: 1978 / Resumo: O presente trabalho propõe um modelo matemático para a determinação da cinética de crescimento e da distribuição de temperaturas durante o processo de solidificação unidirecional de metais e ligas eutéticas em moldes refrigerados e maciços. Inicialmente foi feita uma exaustiva e crítica revisão bibliográfica sobre os métodos e modelos existentes na literatura, e o modelo aqui proposto surge como o único, dentre os modelos analíticos, que permite a determinação da distribuição de temperaturas no metal em função da eficiência do contato térmico na interface metal/molde. Alem disso, difere dos outros métodos e modelos da do seu caráter geral e extensivo, sua facilidade de manipulação, e sua possibilidade de cálculos rápidos e confiáveis. 0 modelo proposto permite ainda o calculo do coeficiente de transmissão de calor da interface metal/molde, utilizando-se para tanto dos resultados experimentais da cinética de solidificação unidirecional. Para a verificação de sua aplicabilidade em moldes refrigerados a ar, o modelo proposto foi comparado com resulta - dos publicados na literatura, e obtidos para o Chumbo, Estanho e eutético Estanho-Chumbo. Para sua verificação em moldes refrigerados a água, o modelo foi comparado cora resultados experimentais obtidos neste trabalho para Estanho, Chumbo, Zinco, Alumínio e os eutéticas Estanho-Chumbo e Alumínio-Cobre, todos solidifica - dos em diferentes condições de contato térmico metal/molde, em um dispositivo de solidificação unidirecional especialmente projetado e construído. 0 modelo proposto é ainda comparado com os métodos ou modelos mais significativos dentre os analíticos exatos, aproximados e métodos numéricos, para o caso de solidificação unidirecional de Chumbo e Alumínio em molde refrigerado a água. Verificou-se ainda pelos resultados obtidos na solidificação unidirecional dos eutéticos em moldes refrigerados a água, a existência de dois tipos de comportamento cinético acompanhados de dois tipos de comportamento estrutural. Foi também verificada a aplicabilidade do modelo em molde maciço semi-infinito através da comparação com resultados obtidos para o Chumba, verificando-se também a influência de diferentes espessuras de molde sobre a cinética de solidificação deste metal. Finalmente, mostra-se algumas das principais possibilidades de aplicação prática do modelo proposto a processos tecnológicos tais como os lingotamentos contínuo e estático, além da fundição de peças com geometria plana / Abstract: A mathematical model is proposed describing the growth kinetics and temperature profiles during unidirectional solidification of pure metals and eutectic alloys in both cooled and massive moulds. A review was made of previously published models and it was noted that none of the analytical techniques permitted a description of the thermal profiles in terms of interface heat transfer characteristics. The model proposed is not subject to this limitation and is also shown to be more versatile and reliable than many previous techniques. The approach outlined permits the initial calculation of heat transfer coefficients under given conditions.These values are in general not available in the literature and in any event tend to be highly specific to the individual metal/mould conditions. The results may then be utilized in a complete description of the kinetics of the freezing process. The model was initially verified by application to previously - published experimental results refering to Lead, Tin and Lead-Tin eutectic systems in air cooled mould. Comparison was then made between prediction and results of experiments carried out in the present study. These were for the case of the systems Tin, Lead, Zinc, Aluminium and Tin-Lead and Aluminium-Copper eutectics in water-cooled moulds. The effect of varying the heat transfer conditions was also investigated for each case. These experiments required the development of a special directional solidification system. These experimental results were also compared with the theoretical predictions produced by models representative of all the main mathematical techniques, including exact, approximate and numerical methods. It was found that the proposed model gave agreement which was acceptable in all case and generally superior to that of pre- existing techniques. It was noted for the case of eutectics grown with these relatively high velocities that there appears to be two separate regimes of kinetic behaviour,, with a well defined transition point. This is presumably related to the solidification structure, although the study did not encompass extensive structural examinations. It was also verified that the proposed model is applicable to solidification in massive (semi-infinite) moulds, comparison with experimental being made for the case of Lead. This aspect of the work also included an examination of the effect of mould thickness. Finally, it was demonstrated that the model is of direct application to a variety of pratical situations such as continous and static ingot-making / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:30:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sa_FernandoAntoniode_D.pdf: 5286579 bytes, checksum: 97afbf6e60cd1ea78b136db807f68a23 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Ligas Sn-Pb e Al-Cu foram solidificadas direcionalmente em condições de fluxo de calor transitório, tendo sido determinadas as seguintes variáveis térmicas: coeficiente transitório de transferência de calor metal/molde, taxa de resfriamento à frente da isoterma liquidus e tempo local de solidificação. Os espaçamentos dendríticos terciários são medidos ao longo da seção longitudinal dos lingotes. Observa-se que os espaçamentos dendríticos terciários parecem se iniciar a partir dos braços dendríticos secundários somente quando é alcançada um determinado valor do fator paramétrico (o = fiCo) é alcançado. Tal fator relaciona a taxa de resfriamento com o teor de soluto da liga. Verifica-se que um expoente -0,55 caracteriza a variação do espaçamento terciário com a taxa de resfriamento para qualquer liga hipoeutética examinada. A influência da composição inicial da liga sobre os valores dos espaçamentos dendríticos terciários é também analisada. Propõe-se a inserção de expressões analíticas para cálculo da taxa de resfriamento nas equações experimentais obtidas, permitindo-se estabelecer fórmulas empíricas, correlacionando espaçamentos dendríticos terciários com parâmetros operacionais de solidificação em condições transitórias, tais como: temperatura de superaquecimento_ tipo de molde e coeficiente transitório de transferência de calor metal/molde / Abstract: Solidification thennal variables, i.e., transient metal/mold heat transfer coefficient, tip cooling rate, local solidification time and tertiary dendrite ann spacings have been measured in Sn-Pb and AI-Cu alloys directionally solidified under unsteady-state heat flow conditions. The tertiary anns seem to initiate from the secondary branches on1y when a certain value of a parametric factor (õ = t /Co) relating cooling rate and alloy solute content is attained. It was observed that a - 0.55 power law characterizes the tertiary spacing variation with the cooling rate, for any hypoeutectic a1loy experimentally examined. The influence of initial alloy composition on tertiary dendritic spacing is also analyzed. The insertion of analytical expressions for cooling rate into the resulting experimental equations pennitting to establish empirical fonnulae relating tertiary dendrite spacing with unsteady-state solidification parameters like: melt superheat, type of mold and transient metal/mold heat transfer coefficient is proposed. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-04T19:10:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Wilma de Albuquerque Leloup.pdf: 2204497 bytes, checksum: ec62b1b3c3c5b84063c92a4c069bc719 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T19:10:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Wilma de Albuquerque Leloup.pdf: 2204497 bytes, checksum: ec62b1b3c3c5b84063c92a4c069bc719 (MD5) Previous issue date: 2013-07-01 / FACEPE / O arranjo produtivo local (APL) de confecções do Agreste Pernambucano é atualmente o segundo maior do país e cresce com taxas superiores às médias estadual e nacional. Do aumento da produção deste setor, cresce também a geração de resíduos. Dentre outros resíduos, o lodo têxtil e a cinza de lenha de algaroba, produzidos nas lavanderias do APL, durante as atividades de lavagem e beneficiamento do jeans, foram selecionados para serem introduzidos na argamassa de cimento Portland utilizada na construção civil, com o intuito de viabilizar uma alternativa de disposição para estes. O principal resíduo utilizado foi o lodo têxtil, pelo seu potencial poluidor, relativamente aos outros resíduos produzidos na indústria têxtil. A argamassa foi selecionada como material para incorporação dos resíduos devido ao cimento ser um agente estabilizador/solidificador com o poder de encapsular os possíveis contaminantes dos resíduos. Vários ensaios foram realizados para determinar as propriedades físico-químicas dos resíduos e sua influência nas argamassas, que foram dosadas com 1, 2 e 3% de lodo em substituição da areia. Os mesmos teores foram testados com a introdução concomitante de 1% de cinza de algaroba, também como substituição, para verificar sua interação com o sistema. Uma dosagem sem resíduos foi elaborada para fins de comparação. Os experimentos realizados indicam que a inclusão dos resíduos viabiliza a utilização das argamassas no mercado da construção civil. Os valores de resistência à compressão mostram uma redução da ordem de 40% nas argamassas com resíduos, porém, satisfazem o requisito para seu emprego em fins não estruturais. Os resultados dos ensaios de lixiviação e solubilização atestam a imobilização dos contaminantes contidos nos resíduos. Assim, a incorporação de até 4% dos resíduos têxteis estudados em argamassa, garante uma alternativa segura de disposição para estes, e possibilita a aplicação do produto para assentamento de blocos e/ou revestimento.

Orientadores: Amauri Garcia, Wislei Riuper Ramos Osório / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T04:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peixoto_LeandroCesardeLorena_D.pdf: 28075319 bytes, checksum: 2535b56f95b9fb469e95bb5f7f810eff (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O presente trabalho pretende contribuir para o entendimento do desenvolvimento microestrutural e das propriedades de ligas diluídas dos sistemas Pb-Ag e Pb-Bi que apresentam importância para a indústria na fabricação de componentes de baterias automotivas e estacionárias. As amostras foram obtidas através de experimentos de solidificação unidirecional realizados em dispositivo no qual o calor é extraído somente pelo sistema de resfriamento a água, localizado na base do conjunto lingote/lingoteira (solidificação vertical ascendente). Taxas e velocidades de solidificação são determinadas a partir do registro de temperaturas a partir de termopares posicionados dentro da lingoteira em diferentes posições. As amostras foram utilizadas para analisar as influências das variáveis térmicas de solidificação e da concentração de soluto das ligas nas macro e microestruturas resultantes e na resistência mecânica. São determinados os limites de resistência à tração e escoamento e alongamentos específicos em função de espaçamento dendrítico e celular. A influência do arranjo microestrutural no comportamento eletroquímico é também avaliada por intermédio dos ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica, extrapolação de Tafel nas curvas de polarização potenciodinâmicas e análise por circuito equivalente em solução eletrolítica de 0,5 M de ácido sulfúrico à temperatura ambiente. Observa-se que as resistências à corrosão e à tração das ligas Pb-Ag aumentam com o refino microestrutural. O surgimento de espaçamentos terciários na liga Pb-2,4%Ag influencia negativamente na resistência à corrosão e contribui para o aumento do alongamento específico desta liga. Para as ligas Pb-Bi, a microestrutura é caracterizada por espaçamentos celulares e a resistência à corrosão é maior para um arranjo celular mais grosseiro. O teor de bismuto influi negativamente na resistência à corrosão e não tem influência na resposta mecânica. Embora da ordem de 10 vezes mais cara, por conta do valor da prata, as ligas Pb-Ag apresentam valores de resistência mecânicos mais altos e melhor resistência à corrosão induzindo que o uso dessas ligas pode aumentar o ciclo de vida desses componentes em até 5 vezes quando comparado com ligas tradicionais usadas para componentes de baterias chumbo-ácido / Abstract: The present work aims to contribute to the understanding of the microstructural development and properties of dilute PbAg and PbBi alloys which are widely applied in the manufacture of automobile and stationary lead-acid batteries. A water-cooled vertical upward unidirectional solidification system was used to obtain the samples. The experimental set-up was designed in such a way that the heat was extracted only through the water-cooled bottom, promoting upward directional solidification. Thermal readings were obtained by thermocouples positioned at different distances from the heat-extracting surface at the casting bottom. Both PbAg and PbBi alloys were used to analyze the effects of the cooling rate and growth rates and solute content on the resulting macro and microstructures and on the mechanical properties. The ultimate tensile and yield strengths and the elongations were determined as a function of the cellular and dendritic spacing. The effect of the resulting microstructure on the electrochemical corrosion behavior was also analyzed based on electrochemical parameters, determined by Tafel plots at potentiodynamic polarization curves and on equivalent circuit analysis after corrosion tests carried out in a 0.5 M sulphuric acid solution. It was observed that both the corrosion resistance and the ultimate tensile strength increased with the decrease in the dendritic spacing for Pb-Ag alloys. The tertiary spacing's, which occurred for the Pb-2.4 wt.% Ag alloy showed a deleterious effect on the corrosion response increased the elongation. A cellular microstructure characterized the Pb-Bi casting alloys, and the corrosion resistance was shown to be higher for coarse cells than for fine ones. The bismuth content has negatively affected the corrosion resistance, while no effect was observed for the mechanical behavior. Although the higher cost of Pb-Ag alloys due to the presence of silver, these alloys have evidenced high values of both mechanical properties and corrosion resistance. This indicates that Pb-Ag alloys can provide higher life-time cycle (up to five times) of the lead-acid battery components when compared with other traditional and commonly commercialized Pb-based alloys / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Jose Luiz Boldrini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-07-31T23:06:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Planas_GabrieladelValle_D.pdf: 3950475 bytes, checksum: 59c0bd2278ffd48bf7ae9d8fab3ddc2a (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho apresentamos resultados de existência de soluções para alguns modelos matemáticos do tipo campo de fase para a solidificação de ligas binárias. Inicialmente, consideramos um modelo composto por um sistema de equações diferenciais parciais altamente não lineares degenerado e parabólico, com três variáveis independentes: o campo de fase, a temperatura e a concentração. Depois incluímos termos convectivos para levar em consideração o fluxo nas regiões não sólidas. Estudamos alguns modelos desse tipo. A característica comum nesses modelos é que na equação da velocidade é utilizado um termo de penalização do tipo Carman-Kozeny para modelar o efeito mushy. Utilizamos técnicas de aproximação que envolvem regularização, o método de Faedo-Galerkin e o Teorema de Ponto Fixo de Leray-Schauder / Abstract: In this work we present results of existence of solutions for some mathematical models of phase- field type for solidification of binary alloys. Firstly, we consider a model based on a highly non-linear degenerate parabolic system of partial differential equations, with three independent variables: phase-field, solute concentration and temperature. After that, we include convective terms in order to consider the flow in the non-solid regions. We study some models of this sort. All of them have the characteristic of modeling the mushy effect with a Carman- Kozeny penalization term added to the velocity equation. The proofs are based on an approximation technique which includes regularization, Faedo-Galerkin method and Leray-Schauder Fixed Point Theorem / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

Orientadores: Rubens Caram, Sergio Gama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T01:32:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_AnaPaulaRosifini_D.pdf: 14519729 bytes, checksum: ae1635a36b25e182b6f7d4662144640a (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: o emprego de ligas eutéticas solidificadas direcionalmente constitui uma alternativa interessante na construção de dispositivos e equipamentos para operar em temperaturas acima de '1000 GRAUS'. Um sistema com potencial na obtenção desses materiais estruturais é o eutético formado pelos elementos Al e Nb e que exibe as fases 'NB IND.2' 'AL' e 'AL IND.3' 'NB'. A presente investigação teve como objetivo fundamental o estudo da microestrutura de solidificação de ligas Al-Nb, eutética e próximas à composição eutética. O trabalho envolveu a elaboração de experimentos associados à pceparação e crescimento direcional dessas ligas. Numa etapa seguinte, as amostras processadas tiveram suas microestruturas caracterizadas no tocante às condições de solidificação. Foram empregadas técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura, bem como de diftação de raios-x, para estudo da microestrutura cristalina, e de EDS, para determinação das composições em alguns pontos das amostras. Os resultados obtidos possibilitaram a compreensão do modo de solidificação das ligas estudadas, bem como da influênciada taxa de crescimento na microestutura de solidificação / Abstract: The manufacturing of devices to operate at high temperature requires the use of special materials, which are able to exhibit and maintain specific mechanical, physical and chemical characteristics, even beyond 'lOOO GRAUS'.The directionally solidification of eutectic alloys is a very promissor technique. It permits to produce in situ composites. The ternary systemsof Nb-Al- Ti and Nb-Al-Cr were studied by X-ray diffraction, EDS Electron Scanning Microscopy, Differential Thermal Analysis to determinate the chemical composition with specific eutectic structure. The Directional Solidification Bridgman Method was used to produce the eutectic alloys. The mechanical properties of these alloys were caracterized by hot compression and microhardness test. The oxidation resistance was also investigated. The results obtained in this work suggest that the alloys from systems Nb-Al-Ti and Nb-Al-Cr are able to work as composite materiaIs for high temperature / Doutorado / Materiais e Processos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T14:02:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rizzo_ErnandesMarcosdaSilveira_M.pdf: 32668146 bytes, checksum: f2a7e8796a43c5f9a01f47944b6270c0 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: A utilização de modelos matemáticos para análise, controle e otimização de processos que envolvam a solidificação de metais e ligas metálicas vem aumentando nos últimos anos e tem permitido a simulação dos efeitos de determinadas variáveis do processo nas características do produto obtido, incluindo a previsão da microestrutura e da formação de defeitos. As variações de temperatura no sistema metal/molde foram monitoradas através de um sistema de aquisição de dados acoplado a um microcomputador e os resultados obtidos foram usados para a determinação da variação do coeficiente de transferência de calor durante o processo, utilizando um método numérico. A validade do método foi comprovada pela realização de experiências com uma liga de cobre e zinco e com o vazamento do aço ferramenta M2 em moldes cerâmicos instrumentados e com diferentes condições de resfriamento na interface metal/molde. o método desenvolvido permite a análise da influência dos parâmetros térmicos na formação da microestrutura do aço ferramenta M2 quando da utilização do processo de fundição de precisão. No método é possível a consideração de um coeficiente de transferência de calor variável na interface metal/molde, bem como de propriedades termofísicas do metal e do molde variando com a temperatura, e pode ser utilizado para a determinação da variação dos espaçamentos interdendríticos secundários em função das características do sistema metal/molde. São também analisados a influência da velocidade de resfriamento sobre o tipo e morfologia dos carbonetos eutéticos formados na etapa de solidificação do aço ferramenta M2 / Abstract: The heat transfer between metal and a preheated shell mold during the investment casting process affect decisively the microstructure and properties of the casting. As during solidification the heat transfer occur associated with phase change the analytical treatment of the problem is limited and numerical analysis has increased recently. In this study the variation of metal / mold interfacial thermal resistance with time is determined, from the thermal history at various thermocouple location in the casting and mold, by using the methods of adjusting numerical model to experimental thermal profiles. Correlation between metal / mold interface condition and microstructure formation was analyzed during the solidification of castings of a cooper-zinc alloy in metallicand sand molds and tool steel in ceramic molds of investment casting process. Temperature distribution throughout the casting and mold was monitored and used to estimate the heat transfer coefficientin metal / mold interface. The dendrite arm spacing variation was also measured. A numerical method, which had the accuracy improved by the experimental results, was applied to analyze the influence of heat transfer coefficient in the microstructure of the castings / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica