Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-08-26T23:06:54Z No. of bitstreams: 1 FelipeFernandesCavalcante_DISSERT.pdf: 15830059 bytes, checksum: 1df43f246bc497f6fb2c86ad9f43fb04 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-08-30T22:45:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FelipeFernandesCavalcante_DISSERT.pdf: 15830059 bytes, checksum: 1df43f246bc497f6fb2c86ad9f43fb04 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-30T22:45:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeFernandesCavalcante_DISSERT.pdf: 15830059 bytes, checksum: 1df43f246bc497f6fb2c86ad9f43fb04 (MD5) Previous issue date: 2016-05-06 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Sabe-se que a grande parte das ligas de alum?nio pode sofrer varia??es significativas em suas propriedades mec?nicas dependendo do tratamento de envelhecimento realizado. Por?m, poucos trabalhos apontam as caracter?sticas dessas ligas em condi??es subenvelhecidas e superenvelhecidas, principalmente em rela??o ? tenacidade ? fratura. Al?m disso, estudos recentes apontam que algumas ligas de alum?nio subenvelhecidas podem sofrer uma esp?cie de auto cura, ou seja, esses materiais podem, quando solicitados devido a algum esfor?o externo, tender a um fechamento de algum defeito como uma trinca devido ? precipita??o din?mica, o que aumentaria sua capacidade de resistir ?s solicita??es. Neste contexto, neste trabalho ? avaliada a rela??o entre a tenacidade ? fratura e a resist?ncia ? tra??o e as condi??es de tratamentos t?rmicos de duas ligas de alum?nio (2024-T351 e 7075-T651), tanto na condi??o de entrega quanto submetidas a tratamentos t?rmicos de solubiliza??o (a 480 0C por 2,5 h) e envelhecimento artificial (145 0C por 8, 10, 16 e 24 h para a 7075, e 190 0C por 1, 3, 5, 8 e 12 h para a 2024), portanto, em condi??es de subenvelhecimento (abaixo do m?ximo de dureza), envelhecida (no ponto de m?xima dureza) e superenvelhecimento (al?m do ponto de m?xima dureza). Os materiais, nestas diferentes condi??es de processamento foram caracterizados do ponto de vista mec?nico - atrav?s dos ensaios de tenacidade ? fratura, utilizando a metodologia de entalhe chevron - KICVM (ASTM 1304), de tra??o uniaxial (ASTM E8M) e dureza HRB (ASTM E18) - e do ponto de vista estrutural, atrav?s da microscopia ?ptica, MEV e EDS. As microestruturas obtidas nas diferentes condi??es s?o avaliadas por MEV e DR-X. Os micromecanismos de fratura das amostras de tra??o e tenacidade ? fratura s?o avaliados por MEV. Em rela??o ? dureza verificou-se, para ambas as ligas, que ouve apenas um pequena tend?ncia de redu??o dos valores obtidos para a amostras envelhecidas em rela??o ao estado de entrega. Os resultados dos ensaios de tra??o indicam tamb?m uma pequena redu??o da resist?ncia das amostras envelhecidas, em rela??o ao estado de entrega. Estes resultados de dureza e tra??o indicam que a m?xima resist?ncia pode ser obtida para tratamentos de envelhecimento por 5 h (2024) e entre 10 e 12 h (7075). Os resultados de tenacidade ? fratura mostram que n?o houve influ?ncia significativa dos tempos de envelhecimento de 8h, 10h, 16h e 24h sobre os valores de KICV para a liga 7075, apesar dos tratamentos de envelhecimento terem aumentado a tenacidade ? fratura em rela??o ao estado de entrega. Em rela??o ? liga 2024, nem todos os resultados de tenacidade ? fratura puderam ser validados em fun??o da trajet?ria de crescimento de trinca fora do regime de abertura (modo I), mesmo para corpos de prova de maiores dimens?es. Este resultado indica que os diferentes tratamentos de envelhecimento da liga 2024 atuaram no sentido de aumentar a tenacidade do material, elevando a amplitude dos eventos inel?sticos ? frente da trinca. / Heat treatable aluminum alloys may experience significant changes in mechanical properties depending on heat treatment developed. Futhermore, a few works discuss about this properties in underaged and overaged conditions, mainly about fracture toughness. Recently, some researches showed that some aluminum alloys in underaged conditions may indicate the self healing phenomenon, in other words, when streched mechanically, the material could present a closure, or a reduction in crack growth ratio due local compressive stress associated to dynamic precipitation. In this context, its valued the relationship between fracture toughness, mechanical properties and heat treatment in two aluminum alloys (2024-T351 e 7075-T651) when submitted to solubilization (480 ?C for 2,5h) and artificial aging (145 ?C for 8h, 10h, 12h, 16h and 24h for 2024-S1 named first set and 7075; and 190 ?C for 1h, 3h, 5h, 8h and 12h for 2024-S2, second set), obtaining underaged, peak hardness and overaged conditions. The samples were featured using fracture toughness tests with a chevron notch, K??? (ASTM E1304); tensile tests (ASTM E8/E8M) and Vickers hardness (ASTM E 384). In structural aspects, this alloys were featured using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), in microstructural aspects, using energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The micromechanisms of fracture surface on chevron samples are showed using SEM. After results, hardness and ultimate tensile stress showed maximum values between 3h and 5h (2024-S2) and approximately 10h and 12h (7075). About 2024-S2 alloy, it is showed the phenomenon of dynamic precipitation in delivery state, underaged and peak aged samples, due little peaks on stress-strain curves. However, in 2024 first and second sets, all results cannot be valid because the samples showed a significant change in fracture mode presenting a mix of mode I + mode II, futhermore, thickness B is not sufficient for attend ASTM E 1304. The 7075 aluminum alloy presented a distinguished behavior, showing independence in properties like fracture toughness and hadness mainly in overaged conditions, because as the hardness value increase in this condition, fracture toughness increased also. Besides that, K??? values showed no much variation besides the different times of aging, despite this values are much high than delivery state condition. About micromechanisms of fracture, all conditions presented dimples, and cleavage fracture associated to coarse precipitates.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-10-25T22:17:09Z No. of bitstreams: 1 JoamirHenriqueDaSilva_DISSERT.pdf: 9007663 bytes, checksum: ce59a7e4a57c0371a40582679bbe98f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-12-16T17:35:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JoamirHenriqueDaSilva_DISSERT.pdf: 9007663 bytes, checksum: ce59a7e4a57c0371a40582679bbe98f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-16T17:35:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoamirHenriqueDaSilva_DISSERT.pdf: 9007663 bytes, checksum: ce59a7e4a57c0371a40582679bbe98f0 (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / O concreto ? um material comp?sito de matriz cer?mica e refor?o tamb?m cer?mico, que se caracteriza por apresentar o chamado comportamento mec?nico quase fr?gil. Suas propriedades s?o determinadas pela sua microestrutura, que pode ser controlada pela rela??o ?gua/cimento, tamanhos dos agregados, pela adi??o de modificadores, como a s?lica ativa, entre outros. Do ponto de vista do comportamento mec?nico, o concreto ? relativamente pouco estudado em rela??o ? tenacidade ? fratura. Neste trabalho ? estudada a rela??o entre a adi??o de diferentes teores de s?lica ativa e o comportamento mec?nico (resist?ncia ? compress?o axial e resist?ncia ? tra??o na flex?o) e a tenacidade ? fratura - utilizando corpos de prova do tipo ?short-rod?, com entalhe Chevron (KICV) - de concreto aplicado em pavimentos rodovi?rios r?gidos. Para tanto, foi produzido um total de 150 corpos de prova, sendo 45 cilindros de 15 x 30 cm, nos ensaios de compress?o axial; 45 prismas de 15 x 15 x 50 cm, nos ensaios de tra??o na flex?o; 45 do tipo ?short-rod? para a determina??o do KICV, a partir de um tra?o base (0%) e adi??es de 3, 6, 9 e 12% de adi??o de s?lica ativa, em rel??o ? massa de cimento. Os ensaios mec?nicos foram realizados aos 7 e aos 28 dias de idade. Al?m disso, as diferentes composi??es foram avaliadas do ponto de vista das respectivas massas espec?ficas, ?ndice de absor??o e ?ndice de vazios, sendo, para tanto, moldados 15 cilindros de 15 x 30cm para os ensaios de massa espec?fica, absor??o e ?ndice de vazios. Em rela??o ? prepara??o das amostras, verifica-se que a adi??o de s?lica ativa provocou uma queda no abatimento do concreto, revelando uma redu??o na consist?ncia do material, o que requereu um aumento na rela??o ?gua/cimento, para manter este abatimento constante. Em rela??o ? estrutrura do concreto, verifica-se um aumento na massa espec?fica, seguida de uma redu??o no ?ndice de absor??o e no ?ndice de vazios, com o incremento dos percentuais de s?lica ativa. Em rela??o ao comportamento mec?nico, verifica-se que a resist?ncia ? compress?o axial e a resist?ncia ? tra??o na flex?o apresentaram tend?ncia de crescimento com o aumento do percental de s?lica ativa, tanto para as amostras com 7 e 28 dias de idade. No caso das amostras ensaiadas com 28 dias de idade, em ambas as situa??es, todos os resultados m?nimos obtidos atenderam ?s especifica??es t?cnicas m?nimas exigidas para a aplica??o em pavimentos r?gidos. Em rela??o ? tenacidade ? fratura, verifica-se valores coerentes com aqueles mostrados pela literatura e, a exemplo da resist?ncia mec?nica, verifica-se tamb?m uma tend?ncia de crescimento dos valores obtidos, ? medida que se aumenta os teores de s?lica. A melhoria incremental do comportamento mec?nioc, tenacidade ? fratura e das propriedades f?sicas do concreto est? associados aos efeitos f?sicos e qu?micos da s?lica ativa, respons?vel pela redu??o de poros e pelo aumento da resist?ncia na interface argamassa/aglomerado. / The concrete is a ceramic matrix reinforced with ceramic aggregate compound type, characterized by a quasi-brittle mechanical behavior. Its physical and mechanical properties are established by its microstructure, controlled by the water/cement ratio, aggregate size and shape, by the use of modifiers like silica fume, etc. The literature show improvements in the mechanical strength, durability and density of cement portland concretes modified with silica fume. The rigid road pavements is shortly used in Brazil, which demand the enlargement of the research and development field associated with it, including materials, processing and physics and mechanics properties. In this work is studied the relationship between the addition of different amounts of silica fume (a mixture basis, with 0%, and additions of 3, 6, 9 and 12%, relative to the cement mass) and mechanical strength (resistance to axial compression, fc, and tensile strength in bending, fct) and fracture toughness - using specimens of type "short-rod" with Chevron notch, calculated from the maximum load (KICVM), and physical properties (specific gravity , absorption index and void index) of portland cement concrete applied in road rigid pavements. The chemical composition of gross materials, the concrete phases and microstructure are analyzed using the XRF, XRD and SEM techniques. The mechanical tests were performed at 7 and 28 days of concrete age. The slump test value was defined by technologic demand of the road operational execution as fixed value of 50 +/- 10 mm, obtained by initial value of water/cement ratio equal to 0,47, which suffer a small change caused by the increasing in the silica fume content that decrease the specified concrete slum test value. The growth of the silica fume content caused a decrease in the values of absorption index (a reduction in the porous volume), flexural tensile strength, and axial compressive strength and in the values of the fracture toughness. Moreover, in all of the concrete types, the minimum values of fctMk surpass the technical value required by rigid pavements (fctMk ? 4,5 MPa) and the fracture toughness values were coherent with the literatures data. These improving in the mechanical behavior and in the physical properties of the concretes are associated to physical and chemical effects promoted by silica addition in the concrete structure, characterized by a pores volume reduction and by a strengthening of matrix/aggregate interface, as demonstrated by SEM fractography analysis of the different concretes. A preliminary production cost of concretes analysis, based on the simplified Westergaard Theory to design a single plate of concrete, appointed out the economic viability of the use of silica fume as a modifier of concrete of portland cement, up to certain levels, in the construction of road rigid pavements in the State of Rio Grande do Norte / Brazil.