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Moloto, Ledwaba Harry. "Reduction of ferric and ferrous compounds in the presence of graphite using mechanical alloying." Thesis, Vaal University of Technology, 2011. http://hdl.handle.net/10352/419.
Full textAbstract:
M.Tech. (Department of Chemistry, Faculty of Applied Sciences), Vaal University of TechnologyMany oxidic iron compounds—iron oxides; oxy-hydroxides and hydroxides—not only play an important role in a variety of disciplines but also serve as a model system of reduction and catalytic reactions. There are more than 16 identifiable oxidic iron compounds. The reduction of these compounds has been investigated for centuries. Despite this, the reduction behavior of the oxides is not fully understood as yet. To date the reduction mechanism is still plagued with uncertainties and conflicting theories, partly due to the complex nature of these oxides and intermediates formed during the reduction. Thermodynamically, the reduction of iron oxide occurs in steps. For example, during the reduction of hematite (a-Fe2O3) magnetite (Fe3O4) is first formed followed by non-stoichiometric wüstite (Fe1-yO) and lastly metallic iron (a-Fe). The rate of transformation depends on the reduction conditions. Further, this reduction is accompanied by changes in the crystal structure. The reduction behavior of iron oxides using graphite under ball-milling conditions was investigated using Planetary mono mill (Fritsch Pulverisette 6), Mössbauer Spectroscopy (MS), X-ray Diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM). It was found that hematite transformed into magnetite, Wüstite and or cementite depending on the milling conditions. The study shows that by increasing the milling time, the rotational speed and / or the ball to powder ratio, the extent of the conversion of hematite to its reduction products increased. Further investigations are required for the elucidation of the reduction mechanism. The reaction og magnetite and graphite at different milling conditions lead to the formation of Fe2+ and Fe3+ species, the former increasing at the expense of Fe3O4. Fe3O4 completely disappeared after a BPR of 50:1 and beyond. The Fe2+ species was confirmed to be due to FeO using XRD analysis. HRSEM images Fe2O3 using scanning electron microscopy prior to and after milling at different times showed significant changes while the milling period was increased, HRSEM images showed that the once well defined hematite particles took ill-defined shapes and also became smaller in size, which was a results of the milling action that induced reaction between the two powders to form magnetite. EDX spectra at different milling times also confirmed formation of magnetite. EDX elemental analysis and quantification confirmed the elemental composition of starting material consisting mainly of iron. Similarly, HRSEM images of Fe3O4 using Scanning electron microscopy (SEM) prior to and after milling at different BPR showed significant changes when the milling period was increased. EDX spectra at different milling times also confirmed formation of partial FeO and EDX elemental analysis and quantification confirmed the elemental composition of starting material consisting mainly of iron than Fe2O3. TEM images of both Fe2O3 and Fe3O4 particles at different milling conditions displayed observable particle damages as a function of milling period.The once well - defined particles (Fe2O3 and Fe3O4 ) successively took ill – defined shapes, possibly accompanied by crystallite size reduction. MAS showed that the reactive milling of α- Fe2O3 and C resulted in reduction to Fe3O4 , FeO and or cementite depending on the milling conditions etc Time, milling speed and BPR variation which influenced the reduction. The study shows that by increasing the milling time, the rotational speed and / or the ball to powder ratio, the extent of the conversion of hematite to its reduction products increased. XRD study investigations even though were unable to detect spm species (Fe2+ and Fe3+ ) which has smaller crystallites below detection limits ,the variation in time showed an increment in the magnetite peaks accompanied by recession of hematite and graphite peaks as the milling time was increased which relates to the MAS observation.XRD also corroborated the data obtained from MAS that showed that the main constituent was magnetite and further evidence in support of the reduction of hematite to magnetite under reactive milling was obtained using XRD . Overall, the work demonstrated selective reduction of Fe2O3 to Fe3O4 and Fe3O4 to FeO by fine tuning the milling conditions. It is envisaged that the reduction of FeO to Fe and possible carburization to FexC could also be achieved.
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Erdiller, Emrah Salim. "Investigation Of Solidification And Crystallization Of Iron Based Bulk Amorphous Alloys." Master's thesis, METU, 2004. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/3/1096585/index.pdf.
Full textAbstract:
The aim of this study is to form a theoretical model for simulation of glass forming ability of Fe �
Based bulk amorphous alloys, to synthesize Fe &
#65533
based multicomponent glassy alloys by using the predictions of the theoretical study, and to analyze the influence of crystallization and solidification kinetics on the microstructural features of this amorphous alloys. For this purpose, first, glass forming ability of Fe &
#65533
(Mo, B, Cr, Nb, C) &
#65533
X ( X = various alloying elements, selected from the periodic table) ternary alloy systems were simulated for twenty different alloy compositions by using the electronic theory of alloys in pseudopotential approximation and regular solution theory. Then, by using the results of the theoretical study, systematic casting experiments were performed by using centrifugal casting method. The alloying elements were melted with induction under argon atmosphere in alumina crucibles and casted into copper molds of different shapes. Characterization of the cast specimens were performed by using DSC, XRD, SEM, and optical microscopy. Comparison of equilibrium and nonequilibrium solidification structures of cast specimens were also performed so as to verify the existence of the amorphous phase. Good agreement of the results of experimental work, with the predictions of the theoretical study, and the related literature was obtained.
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Beauchesne, France. "Analyse non destructive du cuivre et de ses alliages par activation à l'aide de neutrons rapides de cyclotron : application à la numismatique." Orléans, 1986. http://www.theses.fr/1986ORLE0015.
Full textAbstract:
Détermination non destructrice de fer, Ni, Zn, As, Ag, Sn, Sb, Au et Pb dans des alliages cuivreux. Comparaison avec la méthode pixe, analyse d'émission de rayons x induits par protons et la méthode d'analyse par activation de protons. Application en numismatique et pour des objets anciens (fibules, statuettes)
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Wilson, Andrew David. "Wear and fatigue studies of surface engineered ferrous and non-ferrous aerospace alloys." Thesis, University of Hull, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.264952.
Full text
5
Athasniya, Mohit. "Extrinsic Influence of Environment on Tensile Response, Impact Toughness and Fracture Behavior of Four Metals: Ferrous Versus Non Ferrous." University of Akron / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1444242002.
Full text
6
Prithiraj, Alicia. "Corrosion behaviour of ferrous and non-ferrous alloys exposed to sulphate - reducing bacteria in industrial heat exchangers." Thesis, Vaal University of Technology, 2018. http://hdl.handle.net/10352/433.
Full textAbstract:
M.Tech. (Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering and Technology), Vaal University of TechnologyCorrosion responses of some carbon steels, stainless steel and copper alloys in the presence of a culture of bacteria (referred to as SRB-Sulphate-reducing bacteria) found in industrial heat exchangers, was studied to recommend best alloys under this service condition, with techno-economic consideration. Water from cooling towers in three plants in a petrochemical processing complex were analysed for SRB presence. Two of the water samples showed positive indication of SRB presence. The mixed cultures obtained from plant one were grown in prepared media and incubated at 35 °C for 18 days. Potentiodynamic polarisation studies in anaerobic conditions were done on the selected alloys in aqueous media with and without the grown SRB. Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were then used to study the corrosion morphology and corrosion products formation. The voltamograms show higher icorr for alloys under the SRB compared to the control media, indicating the SRB indeed increased the corrosion rates. The surface analysis showed pitting on steel alloy ASTM A106-B. Localised attack to the grain boundaries on a selective area, was seen on ASTM A516-70 dislodging the grains, and intergranular corrosion was seen throughout the exposed area of ASTM A179. Copper alloys showed pitting on ASTM B111 grade C71500 (70-30), and denickelification on ASTM B111 grade C70600 (90-10), and is a good alternative material for use apart from carbon steel alloys, recording a low corrosion rate of 0.05 mm/year. The EDS analysis supported the findings showing higher weight percent of iron and sulphur on surface of the alloys after exposure to the SRB media. This implies that the presence of the sulphur ion indeed increased the corrosion rate. ASTM A516-70 carbon steel was chosen as a suitable alternative material to the stainless steel in this environment. The Tafel plot recorded a corrosion rate of 1.08 mm/year for ASTM A516-70 when exposed to SRB media.
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Iatrou, Angela. "Removal of chlorite by reaction with ferrous iron." Thesis, Virginia Tech, 1991. http://hdl.handle.net/10919/42223.
Full textAbstract:
The use of chlorine dioxide as an oxidant and/or
disinfectant for drinking water treatment has been an
alternative considered when utilities seek to control
trihalomethane concentrations. However, concern regarding
residual concentrations of chlorite and chlorate have
resulted in limitations on applied chlorine dioxide dosages.
This study describes the use of ferrous iron as a possible
reducing agent for the elimination of residual chlorite from
drinking water.
Master of Science
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Corke, C. C. "The corrosion and repassivation behaviour of some ferrous-based glassy alloys." Thesis, University of Cambridge, 1986. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.383799.
Full text
9
Rees, Eleanor Elizabeth. "Structural and chemical characterisation of the passive film on ferrous alloys." Thesis, Imperial College London, 2006. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.428696.
Full text
10
Armstrong, Derek C. "Influence of segregated impurities on the corrosion and oxidation of ferrous alloys." Thesis, University of Cambridge, 1991. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.239600.
Full text
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Brust, Alexander Frederick. "Applications of Graph Cutting for Probabilistic Characterization of Microstructures in Ferrous Alloys." The Ohio State University, 2019. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1555523646156822.
Full text
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Norton, Seth Jason. "Ferrous friction stir weld physical simulation." Columbus, Ohio : Ohio State University, 2006. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc%5Fnum=osu1143252009.
Full text
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Thompson, Daniel H. "Three-dimensional dislocation dynamics modelling of particle-reinforced ferrous alloys for nuclear applications." Thesis, University of Oxford, 2015. https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:c221993c-6dd3-4ad2-af2e-b3814d0cbe36.
Full textAbstract:
An existing point defect bulk diffusion model of dislocation climb is developed to incorporate both vacancies and interstitials, and supersaturations of these defects. Calculations are carried out for body-centred cubic (bcc) iron using this model, which show that the interstitial nature of experimentally observed irradiation-induced damage loops can be explained by the preferential osmotic absorption of supersaturated interstitials over vacancies by damage loops. The model is implemented into a 3D dislocation dynamics code, together with a dual glide and climb time step method, and spherical obstacles which are impenetrable to dislocations, all of which required original code development. Simulations of dislocation-inclusion unpinning via climb in particle-reinforced bcc iron are conducted, and the creep strain rate is estimated from the unpinning time data. The thermal creep strain rates are seen to be strongly temperature-dependent, as expected. Varying the applied load and dispersion properties is seen to have a relatively small effect, and remarkably the creep rates exhibit no dependence on the particle size and number density for a given volume fraction of obstacles. The thermal creep strain rates predicted are consistent with experimental observation. The irradiation creep strain rates are seen to vary much less strongly with temperature, also as expected. These results suggest that in particle-reinforced alloys under advanced nuclear reactor operating conditions, it is possible the irradiation creep rate will be orders of magnitude larger than the thermal creep rate at this temperature, depending on the value of the steady-state point defect supersaturations available to drive dislocation climb. In this case, the use of such alloys for advanced nuclear applications will be somewhat limited.
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Frincu, Bianca. "Procédé de recuits sous champ magnétique intense pour microstructures optimisées." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENI100.
Full textAbstract:
Actuellement le prix de l'énergie augmente continuellement. Ainsi, un des grands défis de la société est de limiter au maximum la consommation énergétique. La mise en oeuvre de matériaux pour l’énergie et le développement de leurs propriétés est au coeur de cette problématique.Dans cette optique, ce travail est dédié à l’évaluation d’un nouveau procédé de fabrication thermomagnétique dans le but de développer de nouvelles microstructures et/ou des propriétés améliorées inaccessibles par des traitements thermomécaniques classiques. L’objectif principal est d'étudier l'effet du champ magnétique sur deux principaux alliages, Fe-Co et Fe-Ni en vue d'améliorer leurs propriétés magnétiques douces.Dans les alliages Fe-Co, les températures de transformation de la ferrite vers l’austénite, mesurées jusqu’à16T, sont augmentées par l'application d'un champ magnétique intense. Ce décalage est modélisé en fonction du champ, en se basant sur une analyse thermodynamique. Dans les deux alliages, la phase ferritique eststabilisée par le champ intense à plus haute température ce qui permet le développement d’une microstructure àgros grains. Les propriétés magnétiques douces sont également améliorées par l'application d'un champ magnétique à la fois dans l’alliage Fe-Co27% et dans Fe-Co49%V2% en induisant respectivement le développement d’une texture Goss dans le premier alliage et une forte anisotropie induite dans le second.Dans les alliages Fe - Ni contenant 80% l'utilisation d’un champ magnétique intense pendant le traitement thermique (jusqu'à 7 T) permet d’améliorer le développement de l'anisotropie induite, permettant de« coucher » la forme du cycle d'hystérésis. Le comportement magnétique dynamique du matériau est ainsiamélioré par le champ magnétique.Ces résultats significatifs soutiennent l'idée que l'introduction du champ magnétique dans les techniques defabrication des matériaux conventionnels est une piste prometteuse pour améliorer d’avantage leurs propriétésfonctionnellesEnergy is becoming increasingly expensive and a major challenge for the society is to minimize energyconsumption. One of the issues of this challenge focuses on the industrial processing of energy related materialand the development of their properties.The overall objective of this work is to evaluate thermo-magnetic processing as a new technology with thegoal of developing novel microstructures and/or improved properties unattainable through conventionalthermo-mechanical processing. This main target is addressed with the study of the effect of magnetic field ontwo main alloys, Fe-Co and Fe-Ni in view of improving their functional soft magnetic properties.In FeCo alloys the non – equilibrium ferrite to austenite phase transformation measured up to 16T is foundto be increased by the application of a high magnetic field. Its evolution with the field intensity is explainedusing a thermodynamic analysis. In both grades, the ferrite phase is found to be stabilized at higher temperaturetogether with a coarse grains microstructure during recrystallization and growth in high field. Soft magneticproperties are also improved by the application of a magnetic field both in the Fe-Co27% and Fe-Co49%-V2%alloys by a field induced Goss texture enhancement and an extended field induced anisotropy respectively.In the Fe – 80%Ni composition the use of high magnetic field during processing (up to 7T) is found toimprove the magnetic induced anisotropy and to tailor the hysteresis loop shape. The dynamic magneticbehavior is greatly improved by high field annealing.These significant results support the idea that introducing the magnetic field application into conventionalmaterials processing is a promising way to improve material properties
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Edwards, R. J. "A study of the heat treatment of some non-ferrous alloys using the transverse flux induction process." Thesis, Bucks New University, 1987. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.376638.
Full text
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Dsouza, Brendan Harry. "Material Degradation Studies in Molten Halide Salts." Diss., Virginia Tech, 2021. http://hdl.handle.net/10919/103052.
Full textAbstract:
This study focused on molten salt purification processes to effectively reduce or eliminate the corrosive contaminants without altering the salt's chemistry and properties. The impurity-driven corrosion behavior of HAYNES® 230® alloy in the molten KCl-MgCl2-NaCl salt was studied at 800 ºC for 100 hours with different salt purity conditions. The H230 alloy exhibited better corrosion resistance in the salt with lower concentration of impurities. Furthermore, it was also found that the contaminants along with salt's own vaporization at high temperatures severely corroded even the non-wetted surface of the alloy. The presence of Mg in its metal form in the salt resulted in an even higher mass-loss possibly due to Mg-Ni interaction. The study also investigated the corrosion characteristics of several nickel and ferrous-based alloys in the molten KCl-MgCl2-NaCl salt. The average mass-loss was in the increasing order of C276 < SS316L < 709-RBB* < IN718 < H230 < 709-RBB < 709-4B2. The corrosion process was driven by the outward diffusion of chromium. However, other factors such as the microstructure of the alloy i.e. its manufacturing, refining, and heat-treatment processes have also shown to influence the corrosion process. Lowering the Cr content and introducing W and Mo in the alloy increased its resistance to corrosion but their non-uniform distribution in the alloy restricted its usefulness. To slow-down the corrosion process, and enhance the material properties, selected alloys were boronized and tested for their compatibility in the molten KCl-MgCl2-NaCl salt. The borided alloys exhibited better resistance to molten salt attack, where the boride layer in the exposed alloy was still intact, non-porous, and strongly adhered to the substrate. The alloys also did not show any compensation in their properties (hardness). It was also found that the boride layer always composed of an outermost silicide composite layer, which is also the weakest and undesired layer as it easily cracks, breaks, or depletes under mechanical and thermal stresses. Various different grades of "virgin" nuclear graphites were also tested in the molten KF-UF4-NaF salt to assist in the selection of tolerable or impermeable graphites for the MSR operational purposes. It was found that molten salt wettability with graphite was poor but it still infiltrated at higher pressure. Additionally, the infiltration also depended on the pore-size and porosity of the graphite. The graphite also showed severe degradation or disintegration of its structure because of induced stresses.Doctor of Philosophy
Molten salts are considered as potential fuel and coolant candidates in MSRs because of their desirable thermophysical properties and heat-transfer capabilities. However, they pose grave challenges in material selection due to their corrosive nature, which is attributed to the impurities and their concentration (mostly moisture and oxygen-based) in the salt. This study focused on purifying the salt to reduce these contaminants without compromising its composition and properties. The influence of purification processes on the corrosion behavior of HAYNES® 230® alloy was studied in the molten chloride salt with different purity conditions. Various nickel and ferrous-based alloys were also studied for their compatibility in the molten chloride salt. This will assist in expediting the material selection process for various molten salt applications. It was observed that several factors such as alloy composition, its microstructure, impurities in the salt attribute to molten salt corrosion. It was also quite evident that corrosion in molten salts is inevitable and hence, the focus was shifted on slowing down this process by providing protective barriers in the form of coatings (i.e. boronization). The borided (coated) alloys not only improved the corrosion resistance but also enhanced and retained their properties like hardness after exposure to molten salts. Since these studies were conducted under static conditions, a more detailed investigation is needed for the selected alloys by subjecting them to extreme flow-conditions and for longer a duration of time. To achieve this objective, a forced circulation molten salt loop was designed and fabricated to conduct flow corrosion studies for alloys in molten chloride salt. Graphite is another critical component of the MSR where it is used as a moderator or reflector. Generally, molten salts exhibit poor wettability with graphite, but they can still infiltrate (graphites) at higher applied pressures, and result in the degradation or disintegration of graphite's structure, and eventually its failure in the reactor. This study provides infiltration data, and understanding of the degradation of various 'virgin' nuclear graphite grades by the molten fluoride salt. This should assist in the selection of tolerable or impermeable graphite grades for MSR operational purposes.
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GUILHERME, ENEIDA da G. "Preparacao de materiais magneticamente duros a base de ligas de terra rara-ferro nitrogenadas." reponame:Repositório Institucional do IPEN, 1999. http://repositorio.ipen.br:8080/xmlui/handle/123456789/10786.
Full textAbstract:
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Tese (Doutoramento)
IPEN/T
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP
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SALGADO, LUCIO. "Processamento da liga ferro-niquel-cobre-molibdenio por moagem de alta energia." reponame:Repositório Institucional do IPEN, 2002. http://repositorio.ipen.br:8080/xmlui/handle/123456789/11056.
Full textAbstract:
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
Tese (Doutoramento)
IPEN/T
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP
FAPESP:96/11795-7
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Souza, Fabrício Mendes. "Estudo da microestrutura, da textura cristalográfica e da recristalização em chapas obtidas por lingotamento contínuo e semicontínuo da liga de alumínio AA4006." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-07052012-121639/.
Full textAbstract:
A liga de alumínio designada AA4006 é muito utilizada na indústria. É uma liga do sistema Al-Fe-Si, com teores (% em massa) de Si na faixa de 0,8 a 1,2% e Fe entre 0,5 e 0,8%. Apesar de ser bastante utilizada, ela foi pouco estudada. Neste trabalho foi realizado um estudo comparativo da microestrutura e da textura cristalográfica entre chapas da liga AA4006 produzidas por dois processos industriais de lingotamento: contínuo (Twin roll caster TRC) e semicontínuo (Direct chill DC). Para a caracterização microestrutural, foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica com luz polarizada, microscopia eletrônica de varredura com microanálise química, medidas de condutividade elétrica e ensaios de dureza Brinell. A textura cristalográfica foi determinada por difração de raios X. Foram detectadas e discutidas diferenças significativas nas morfologias e distribuições de grãos e de partículas de fases intermetálicas. O estudo da textura cristalográfica foi realizado ao longo da espessura das tiras e os resultados mostraram variações significativas da textura entre as chapas ao longo da espessura. A chapa produzida por lingotamento contínuo apresentou uma típica textura de cisalhamento nas proximidades de sua superfície, enquanto nas regiões mais internas a fibra foi observada. O estudo da recristalização de chapas metálicas laminadas a frio é muito útil para a obtenção da temperatura de amolecimento do material submetido a um tratamento térmico. Tratamentos térmicos isócronos no intervalo de uma hora foram feitos em amostras das duas chapas e a chapa produzida pelo processo TRC apresentou a temperatura para 50% de recristalização em torno de 290 ºC e a amostra da chapa produzida pelo processo DC em torno de 270 ºC. A textura cristalográfica pode mudar com a recristalização e com a laminação do metal. Utilizando estas etapas de processamento do material, a orientação dos grãos de uma tira metálica pode ser otimizada, a fim de, por exemplo, melhorar a estampabilidade de chapas na obtenção de um dado produto com valor agregado. Neste trabalho as curvas de amolecimento para duas chapas produzidas por lingotamento contínuo e lingotamento semicontínuo da liga de alumínio AA4006 também foram determinadas e comparadas. Embora as diferenças detectadas entre as curvas de amolecimento tenham sido pequenas, foi possível verificar que a recristalização da chapa produzida por twin roll caster TRC ocorre em temperaturas mais elevadas do que na chapa produzida pelo processo direct chill DC. Resultados da textura cristalográfica em amostras destas chapas (laminadas e recozidas) foram obtidos utilizando difração de raios X e difração de elétrons retroespalhados EBSD. Estes resultados indicaram a presença da textura de cisalhamento na superfície e a fibra no centro da amostra laminada a frio (70% de redução) da chapa obtida por lingotamento contínuo. Na amostra da chapa obtida por lingotamento semicontínuo, a componente cubo e a fibra foram vistas na superfície e no centro. Uma textura fraca com grãos orientados ao acaso foi vista nas duas amostras (TRC e DC) recristalizadas das duas chapas, possivelmente, devido à nucleação estimulada por partículas. A fibra desapareceu nas amostras (TRC e DC) recristalizadas.AA4006 Aluminum alloy is extensively used in industry. It belongs to the Al-Fe-Si system, with Si between 0,8 and 1,2 % mass, and Fe between 0,5 and 0,8 % mass. This alloy is less studied despite its extensive use. A comparative microstructural study has been performed in as-received AA4006 alloy strip produced by two industrial casting processes: twin roll caster (TRC) and direct chill (DC). Polarized optical microscopy, scanning electron microscopy with microanalysis, electrical conductivity measurements and Brinnel hardness tests have been used for microstructural characterization. Significant differences in the grain and intermetallic particle sizes, morphologies and distributions were detected and are discussed. Thermal treatments effects on the silicon content in solid solution were also studied. Crystallographic textures have been also determined. Textures across thickness of both sheets have been analyzed and compared. Results showed significant texture changes across thickness of the specimens. Texture analysis was carried out using X-ray diffraction technique. Twin roll caster (TRC) sheet presented the typical shear texture near the surface, while, in internal regions, the -fibre was observed. A recrystallization study of cold rolled metallic sheets is very important to obtain softening temperature for the material during annealing. After cold rolling with 70% of reduction in thickness, followed by isochronous heat treatments, the samples of the two sheets produced by TRC and DC presented a 50% recrystallization temperature around 290 ºC and 270 ºC, respectively. Crystallographic texture can change during the metal rolling and recrystallization. These processing steps can optimize the grain orientation distribution in a metal strip to improve, for instance, the stamping process, in order to obtain an aggregated value product. Softening curves were also compared and determined for the two sheets (rolled and annealed) of the AA4006 aluminum alloy produced by twin roll caster TRC and direct chill DC processes. It was detected that the recrystallization of the strip produced by TRC process occurs at a higher temperature than that for the DC process, despite the little differences in their softening curves. Crystallographic texture results, for the sheet samples, were obtained by using X-ray diffraction and electron back scatter diffraction EBSD techniques. These results indicated the shear texture presence on the surface and fiber at the center of the cold rolled (70% area reduction) sample for the sheet produced by TRC process. In the sheet sample produced by the DC process, under the same conditions, the cube component and fiber texture (at the surface and at the center) were observed. A texture with random oriented grains was detected in two deformed and recrystallized samples of the two sheets (TRC and DC). It is suggested that this texture occurs due to the particle stimulated nucleation. There was fiber absence in the recrystallized samples (TRC and DC).
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Hilborn, Monica Maria. "Production of ferro-niobium in the Plasmacan furnace." Thesis, McGill University, 1988. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=63993.
Full text
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Ferrarini, Cleyton Fernandes. "Análise da resistência ao desgaste abrasivo de um revestimento duro obtido pela deposição, por soldagem, de uma liga a base de ferro." Universidade de São Paulo, 1998. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/88/88131/tde-14092016-164708/.
Full textAbstract:
O presente trabalho apresenta a análise da resistência ao desgaste abrasivo de um revestimento duro e do aço SAE 5160. O revestimento foi obtido pela deposição de uma liga ferrosa através de processo de soldagem \"TIG\" sobre um aço ABNT 1020. Aliga foi desenvolvida com a utilização de CR e Nb como elementos formadores de carbonetos, proporcionando uma microestrutura constituída, no estado bruto de fusão, de uma rede de carbonetos (Cr, Fe)7C3 interdendríticos e NbC dispersos em uma matriz austenítica. Corpos de prova revestidos foram submetidos a tratamentos térmicos de normalização, têmpera, sub-zero e revenido, visando a obtenção de diferentes microestruturas na matriz, enquanto que o aço SAE 5160 foi temperado e revenido de acordo com o procedimento utilizado na confecção de ferramentas agrícolas com este material. A resistência ao desgaste do revestimento foi superior à do aço SAE 5160 nos dois tipos de ensaios de abrasão realizados, sendo os melhores desempenhos apresentados pelo revestimento temperado no ensaio realizado com equipamento do tipo pino sobre lixa e pelo revestimento temperado e revenido no ensaio do tipo roda de borracha/areia seca. A identificação dos mecanismos de remoção de material predominantes nos ensaios abrasivos foi possibilitada pela observação das superfícies desgastadas dos corpos de prova através de microscopia eletrônica de varredura.The present work presents an analysis of the abrasive wear resistance of a hardfacing and of the SAE 5160 steel. The hardfacing was obtained by the deposition of a iron based alloy through \"TIG\" welding on a ABNT 1020 steel. This alloy was developed with the use of Cr and Nb as carbide forming elements , resulting in a microstructure formed by a carbide net of M7C3 interdendritic in a austenitic matrix. The hardfacing samples suffered heat treatment of normalizing, hardening, tempering and subzero, viewing the achievement of differents microstructure, while the SAE 5160 steel suffered hardening and tempering according to the production process used in the agricutural tool manufacturing. The wear resistance of the hardfacing overcame the SAE 5160 steel in both types of abrasion wear tests, and the best performances were presented by hardening hardfacing in the pin wear test and by the tempering hardfacing in the rubber wheel/dry sand test. The identification of the material removal mechanisms in the abrasive tests was made by the observation of the worn surfaces of the samples through the scanning eletronic microscopy.
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Carrillo, Berlanga Albert. "Aliatges magnètics nanocristal·lins de base ferro i aliatges Heusler: producció i caracterització." Doctoral thesis, Universitat de Girona, 2020. http://hdl.handle.net/10803/669074.
Full textAbstract:
This work is focused on the production and characterization of: (1) Fe based nanocrystalline soft magnetic materials of NANOPERM and HITPERM families and (2) Heusler magnetic shape memory alloys.
Within the first typology, the alloy analyzed is Fe(80)X(7)B(12)Cu(1) (X=Nb, Ni(70)Zr(30)) (NANOPERM) and the effects of the milling device in structural, thermic and magnetic characteristics are compared. In HITPERM family the alloy under study is Fe(85-x)Co(x)Nb(6)B(9) (x=10, 20). In this case, the effect of Co content in structure and magnetic and thermic behavior after 80h of milling is compared. In Heusler alloys, the creation of crystallographic information files (CIF) of the different crystallographic structures exhibited by austenite and martensite phases is performed. These files are used to fulfill a Rietveld analysis using MAUD softwareEn aquest treball es duu a terme la producció i la caracterització de (1) materials nanocristal·lins de base Fe magnèticament tous de les famílies NANOPERM i HITPERM i (2) materials magnètics amb memòria de forma tipus Heusler. De la primera tipologia de materials s’analitza el Fe(80)X(7)B(12)Cu(1) (X=Nb, Ni(70)Zr(30)) (NANOPERM) del qual es compara l’efecte que té l’aparell de mòlta en les característiques estructurals, tèrmiques i magnètiques de l’aliatge. Dins dels HITPERM s’estudia el Fe(85-x)Co(x)Nb(6)B(9) (x=10, 20). Es compara l’efecte del contingut de Co en l’estructura i les propietats tèrmiques i magnètiques transcorreguda una mòlta de 80h. En els aliatges Heusler es procedeix a la creació de fitxers d’informació estructural (CIF) de les diferents estructures cristal·logràfiques de les fases austenita i martensita que presenten aquests materials, per a utilitzar-los en un anàlisi mitjançant el mètode de Rietveld emprant el programari MAUD
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Malafaia, Artur Mariano de Sousa. "Oxidação cíclica em alta temperatura de ligas ferrosas fundidas de baixo custo." Universidade de São Paulo, 2013. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-15012014-103642/.
Full textAbstract:
A oxidação cíclica é um fenômeno que pode trazer problemas a diversas indústrias e, apesar de estudada em grande medida para materiais de alto desempenho, como superligas, pesquisas em materiais menos nobres são incipientes. Essa tese teve como objetivo investigar as propriedades de oxidação cíclica de materiais ferrosos de baixo custo e compará-las com as do aço inoxidável fundido ASTM A 297 grau HH modificado. A motivação surgiu de uma análise de falha de componente feito com aço HH e da possibilidade de pesquisar materiais com melhor relação custo-benefício em aplicações onde a principal solicitação seja a de resistência à oxidação cíclica. Seis ligas ferrosas com teores de cromo e níquel menores que o do aço HH, ou sem esses elementos, compuseram o estudo. Nestas ligas, os elementos silício e alumínio (1 liga) foram utilizados como alternativa para resistir à oxidação. As composições das ligas (% em peso) foram aproximadamente Fe-15Al-1,1C, Fe-14,5Si-4Cr-0,75C, Fe-5Si-5Cr-V-C, Fe-5Si-5Cr-4Ni-Nb-C, Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni-V-C e Fe-12Mn-5Si-10Cr-4Ni-Nb-C, além do aço HH modificado (HH-mod). Foram realizados ensaios de oxidação cíclica nas temperaturas de 800, 900 e 1000 ºC e ensaios de dureza, tração e impacto. As ligas mostraram fragilidade, com exceção das ligas com alto teor de manganês que superaram o aço HH-mod em tenacidade. Em oxidação cíclica, as ligas apresentaram boa resistência, com taxas de variação de massa pequenas ou moderadas, e quando houve destacamento, este foi menor que o apresentado pelo aço HH-mod. Camadas oxidadas foram caracterizadas por técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão de energia de raios-X (EDX) e difração de raios-X (DRX). Foi possível verificar a formação de óxidos protetores de Si, Cr ou Al, mas também de Fe, Cu e principalmente Mn. Por fim, a determinação das cinéticas de ganho de massa e destacamento mostrou que apesar de algumas ligas apresentarem kp maiores que os do aço HH-mod, todas sofreram menores destacamentos, o que ocorreu para o aço HH-mod nas três temperaturas, devido à diferença entre coeficientes de expansão térmica da matriz austenítica e dos óxidos. Dentre as demais ligas, Fe-15Al-1,1C e Fe-5Si-5Cr-4Ni-Nb-C não sofreram destacamentos e apresentaram baixo ganho de massa, devido às finas camadas de óxido e assim apresentando os melhores resultados.The cyclic oxidation phenomenon can cause problems to several industries. Although studied in high performance materials, as superalloys, researches on less noble materials are incipient. The aim of this thesis was investigate the cyclic oxidation properties of low cost iron-based alloys and compare them with a cast stainless steel ASTM A 297 HH modified grade. The motivation was a failure analysis on a component made of HH and the possibility of research materials with a better cost-benefit ratio for applications where the main solicitation is the cyclic oxidation resistance. Six alloys with less chromium and nickel amount than HH steel, or without these elements, constituted the study. In these alloys, silicon and aluminum (1 alloy) were used to improve the oxidation resistance. The alloy compositions (weight %) were nearly Fe-15Al-1,1C, Fe-14,5Si-4Cr-0,75C, Fe-5Si-5Cr-V-C, Fe-5Si-5Cr-4Ni-Nb-C, Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni-V-C and Fe-12Mn-5Si-10Cr-4Ni-Nb-C, and the HH steel modified (HH-mod). Cyclic oxidation tests were performed at 800, 900 and 1000 ºC and also hardness, impact and tensile tests. The alloys studied presented brittleness, and only the high Mn alloys had better mechanical properties than HH-mod steel. The alloys presented good results on cyclic oxidation, with low or moderate oxidation rates and when suffering spallation, it was less than HH-mod steel. Oxidized scales were characterized by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-Ray diffraction (XRD). The formation of protective oxide of Si, Cr or Al was noticed, but also Fe, Cu and Mn oxides were found. Finally, the mass gain and spallation kinetics was determined, and spite the fact of some alloys having higher kp values than HH-mod, no alloys suffered more spallation than HH steel. The austenitic matrix was considered the responsible of this behavior in all temperatures, due to the high thermal expansion coefficient compared with oxides. The better results were found to Fe-15Al-1,1C and Fe-5Si-5Cr-4Ni-Nb-C alloy, with low mass gain and without spalling, on account of the thin oxide scales formed.
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Alves, Cláudia Rosane Ribeiro. "Produção de uma liga de ferro-cromo de alto teor de carbono a partir das cinzas de aparas de couro." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2013. http://hdl.handle.net/10183/130122.
Full textAbstract:
A presença de elevados teores de elementos metálicos nos resíduos industriais desperta o interesse no seu reaproveitamento. O setor coureiro-calçadista, por exemplo, importante no estado do Rio Grande do Sul, produz resíduos perigosos provenientes da etapa de curtimento do couro ao cromo. A possibilidade de utilização deste importante metal contido no resíduo se tornou realidade a partir da introdução, em nível piloto, de uma unidade de incineração. A cinza dos resíduos é utilizada, neste trabalho, como matéria-prima para a produção de uma liga ferro-cromo do tipo alto carbono (FeCrAC) – que tem amplo emprego na produção de aço-inoxidável; outros resíduos industriais do Estado também são utilizados neste processo extrativo. A cinza – denominada CIAC neste trabalho –, matéria-prima principal e fonte de cromo, contém ~50% Cr2O3. Outros resíduos empregados como insumos foram: finos de carvão vegetal da produção de carvão para a preparação de alimentos, sílica proveniente de operações de polimento de peças de ágata, carepa de produtos siderúrgicos e casca de ovos. O cálculo da carga foi realizado com a ajuda da termodinâmica computacional, pela simulação do processo de redução carbotérmica na temperatura de 1600 °C e pressão de 1 atm. A simulação utilizou algumas metas como diretrizes: i) obtenção de uma escória com a menor temperatura sólidus possível; (ii) obtenção de uma escória de baixa viscosidade; e, (iii) obtenção de teores apropriados de Cr e C na liga. Devido ao alto teor de P da CIAC, um procedimento experimental para a redução deste elemento foi estabelecido tendo por base (i) o uso de reagentes baratos e (ii) a sinergia que decorre da conjunção destes reagentes. Para a produção da liga ferro-cromo, seis tipos de experimentos foram realizados variando-se a composição da carga (fontes do cromo e ferro) e dois lotes diferentes da cinza. Os teores de Cr e C nas ligas FeCr obtidas nos experimentos variaram entre: 50 - 60 % Cr e 7 - 10% C, demonstrando a possibilidade de reutilização do cromo contido nas cinzas, para produção da liga FeCr.The presence of high levels of metals in industrial waste arouses interest in its reuse. The leather-footwear industry, for example, important in the state of Rio Grande do Sul, produces hazardous Cr-containing waste from the leather tanning stage. The possibility for reuse of this important metal contained in the residue became a reality with the introduction, in a pilot project, of an incineration plant. The ash waste is used in this work as a raw material for the production of high carbon ferro-chrome type (FeCrAC) - which has wide use in the production of stainless steel; other industrial waste are also used in this extraction process. Ash - called CIAC thereafter - the main raw material and source of chromium, contains ~ 50% Cr2O3. Other residues employed as inputs were: coal fines from coal production plant for food preparation, silica from polishing operations from pieces of agate mill, scale from steel products and egg shell. The reactor load calculation was carried out with the help of computational thermodynamics, the simulation being of the carbothermic reduction process at a temperature of 1600 °C and 1 atm pressure. The simulation used as targets some guidelines: i) production of a slag with a lower solidus temperature as possible, (ii) or a low viscosity slag, and (iii) to provide suitable amounts of C and Cr in the alloy. Due to the high P content of CIAC, an experimental procedure for the reduction of this element was established based on (i) the use of inexpensive reagents, and (ii) the synergy arising from the combination of these reagents. For the production of ferro-chromium six types of experiments were performed varying the charge composition (sources of Cr and Fe) and two different lots of ash. The Cr and C contents in FeCr alloy in the experiments varied between 50 - 60% Cr and 7 - 10% C, demonstrating the possibility for reuse of Cr contained in the ashes for the production of FeCr alloy.
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Rovani, Ane Cheila. "Efeito do hidrogênio e mecanismos na pós-oxidação por plasma pulsado de ligas ferrosas nitretadas." reponame:Repositório Institucional da UCS, 2010. https://repositorio.ucs.br/handle/11338/568.
Full textAbstract:
O presente trabalho apresenta um estudo do efeito do hidrogênio, a influência da temperatura e do tempo no processo de pós-oxidação por plasma pulsado na liga ferrosa AISI 1045 previamente nitretada a plasma. O estudo das fases cristalinas presentes no sistema foi realizado pela técnica de difração de raios X (DRX). O método de refinamento por Rietveld foi utilizado para quantificar o conteúdo de fases presentes. A estrutura eletrônica da superfície oxidada foi estudada por espectroscopia de fotoelétron induzidos por raios X (XPS). A morfologia e espessura da camada do óxido foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). As propriedades mecânicas foram estudadas mediante ensaios de nanoindentação. Ensaios de névoa salina foram executados com o intuito de estudar a resistência à corrosão acelerada do sistema tratado. O hidrogênio controla a formação das fases oxidadas (hematita (α-Fe2O3) e magnetita (Fe3O4)). Uma concentração de 25% de H2 na mistura gasosa oxidante proporciona uma camada de óxido livre de hematita. Por um lado, a espessura do óxido segue um comportamento exponencial tipo Arrhenius em função da temperatura de tratamento típico de um processo termicamente induzido, com uma energia de ativação de 68±5 kJ/mol. Por outro lado, a espessura de óxido segue um comportamento tipo-parabólico com o tempo de tratamento típico de um processo de reação-difusão. Baixas temperaturas e curtos tempos de processo proporcionam camadas de óxidos mais homogêneas, compactas e com maior dureza. Os ensaios de corrosão mostraram que superfícies sem estruturas globulares, mais compactas e com poros fechados possuem uma maior resistência à corrosão, porém ainda não atende a especificação mínima para possível substituição do cromo duro em ligas ferrosas.Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-03T20:03:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Ane Cheila Rovani.pdf: 4107903 bytes, checksum: b0c996d1f4f11b450359612f22128b77 (MD5)
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This work shows the hydrogen effect and the influence of processing temperature and time in the post-oxidation treatment by pulsed plasma on nitrided AISI 1045 ferrous alloy. The crystalline structure was analyzed by X-ray diffraction (XRD). The Rietveld refinement method was used in order to quantify the present phases in the system. The electronic structure of the oxide layer was studied by X-ray photoemission electron spectroscopy (XPS). The morphology and oxide layer thickness were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The mechanical properties were studied by nanoindentation tests. In an effort to know the corrosion resistance of our systems, salt spray tests were executed. Hydrogen controls the formation of oxide phases (hematite (α-Fe2O3) and magnetite (Fe3O4)). A 25 % H2 concentration in the oxidation gas mixture leads to obtain a hematite-free oxide layer. On one hand, the oxide layer thickness follows an exponential Arrhenius-like behavior with processing temperature which is characteristic of a thermally induced-process with activation energy of 68±5kJ/mol. On the other hand, the oxide layer thickness follows a parabolic-like behavior with processing time which is characteristic of the reaction-diffusion process. Lower temperatures and shorter times of processing render more homogenous and compacts oxide layers with higher hardness. Although, corrosion tests show that surfaces without globular structures, more compacts and with closed-pores have higher corrosion resistances, our system does not attend the minimal specification in order to substitute hard chromium in ferrous alloys.
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Borges, Doris Feijó Leão. "Processamento e caracterização de aluminetos de ferro obtidos a partir de matéria-prima reciclada." Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-25102011-122243/.
Full textAbstract:
Os Aluminetos de Ferro tem, dentre muitas características predominantes, excelente resistência à corrosão a altas temperaturas devido à formação de uma camada protetora de alumina que favorece a sua aplicação em ambientes agressivos. Este trabalho tem por objetivo estudar a produção de ligas a partir de matéria-prima reciclada e a cinética de oxidação em alta temperatura de 800 graus Celsius a 1100 graus Celsius em forno mufla sem atmosfera protetora com tempo de permanência no forno de 10, 50, 100 e 200h. As ligas estudadas se baseiam na composição básica Fe30Al6Cr (os números representam a fração molar dos componentes). Duas ligas, nomeadas (A) e (B), foram obtidas seguindo a mesma rota de processamento, porém, diferenciando os cadinhos de fundição o que resultou em concentrações de carbono diferentes e conseqüente diferença na fração volumétrica de carbonetos. As ligas foram analisadas através de difração de Raio X para determinação das fases presentes e microscopia eletrônica de varredura para caracterização microestrutural. Foram também, submetidas ao ensaio de solubilização por 10 horas a uma temperatura de 1200 graus Celsius e precipitação a 800 graus Celsius por 10 min para determinação da evolução microestrutural. O resultados das análises de microdureza Vickers no material em estados bruto de fusão e tratado termicamente serviram para caracterizar os carbonetos presentes, bem como a resistência intrínseca da matriz. Os resultados do ensaio de oxidação realizado em 16 amostras de cada liga são apresentados sob forma de curvas de ganho de massa por unidade de área, (deltam/S), versus tempo de oxidação, (t). A avaliação feita das curvas dos gráficos não foi suficiente para determinar à cinética de formação de óxidos.Iron aluminides have, among many outstanding characteristics, excellent resistance to high temperature oxidation due to the formation of a protective alumina layer which favors its use in harsh environments. This work aims at producing iron aluminides-based alloy using only recycled raw material and characterizing the results of studies of oxidation kinetic at high temperatures of 800 Celsius to 1100 Celsius in muffle furnace without protective atmosphere with residence time in oven 10, 50, 100 and 200h. The investigated alloy are based on the nominal composition Fe30Al6Cr (The numbers refer to the molar fraction of alloys elementes). Two alloys, namely (A) and (B), were obtained following the same processing route using, however, different crucibles which resulted in different carbon concentrations and consequently in different carbide volume fractions. The alloys were analyzed by X-ray diffraction to determine the phases and scanning electron microscopy for microstructural characterization. Sample taken from both alloys were also subjected to solubilization for 10 hours at 1200 Celsius and precipitation at 800 Celsius for 10 min to determine the microstructural evolution. The analytical results of Vickers microhardness of the material both in the as cast state as well as in the heat treated states were used to characterize the carbides and matrix mechanical properties. Oxidation results carried out in 16 samples of each alloy are presented in the form of mass gain per unit area (deltam / S) versus oxidation time (t) curves. The evaluation of the graphics curves used to observe the linear behavior was not enough to determine the oxidation kinetics law.
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NEVES, MAURICIO D. M. das. "Sinterização de misturas de pós de ligas de ferro para aplicações automotivas." reponame:Repositório Institucional do IPEN, 2005. http://repositorio.ipen.br:8080/xmlui/handle/123456789/11376.
Full textAbstract:
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Tese (Doutoramento)
IPEN/T
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP
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Maluf, Omar. "Fadiga termomecânica em ligas de ferro fundido cinzento para discos de freio automotivos." Universidade de São Paulo, 2007. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/88/88131/tde-23062009-151607/.
Full textAbstract:
Os discos de freio, durante a frenagem, são submetidos a tensões térmicas e mecânicas que podem ser relativamente altas quando muito bruscas (frações de segundo), situação em que a temperatura pode chegar a valores próximos de 600ºC. Esta variação de temperatura provoca choques térmicos que podem gerar trincas e/ou uma grande quantidade de deformação plástica no disco. A proposta deste trabalho foi a de investigar, através de experimentos, o comportamento mecânico e físico em quatro ligas de ferro fundido cinzento (A, B, C e E), utilizadas para produzir discos de freio de veículos automotivos. Para tanto, foram realizados ensaios termomecânicos de baixo ciclo em corpos de prova, entre 300ºC e 600ºC, nas condições em fase e fora de fase, adotando o critério de falha em 50% da tensão máxima (ASTM E-606) e em componentes (discos), além daqueles de difusividade térmica desde a temperatura ambiente até 600ºC. As curvas deformação em função da vida ( N) foram obtidas e analisadas segundo norma ASTM E 466/468. A análise microestrutural nos corpos de prova e peças, após os ensaios de fadiga, serviu para revelar a influência da morfologia e quantidade de grafita e da matriz sobre as propriedades mecânicas. A medição das difusividades térmicas teve como objetivo a verificação da influência do carbono equivalente e dos elementos de liga sobre esta propriedade física. Observou-se que, durante os ensaios de fadiga termomecânica em fase, em função da decomposição de parcela da cementita da perlita, houve, nos materiais, a chamada expansão grafítica, que teve influência na parte trativa do ciclo, diminuindo as tensões necessárias para se alcançar determinadas amplitudes de tensão mecânica. Pelos gráficos de amplitude de deformação mecânica em função do número de reversos para falhar, sob fadiga termomecânica em fase e fora de fase, observou-se que a melhor liga de ferro fundido cinzento foi a liga E. Esta constatação implicará em uma significativa redução dos custos de produção dos discos de freio, pois se poderá prescindir do elemento de liga Molibdênio, extremamente caro. Comparando-se os resultados de fadiga termomecânica com os de fadiga isotérmica a 25ºC, 300ºC e 600ºC, pôde-se verificar que os ensaios mais críticos foram os fora de fase, pois conduziram, comparativamente, a vidas menores.Brake discs are submitted to thermal and mechanical stress that can be relatively high during abrupt braking action happens (fractions of seconds), causing the temperature to reach values as high as 600ºC. This temperature variation results in thermal shocks that can generate cracks and/or a large amount of plastic deformation in the disk. The main aim of this work was to investigate, through experiments, the mechanical and physical behavior of four alloys of gray cast iron (A, B, C and E), used to produce brake discs of automotives vehicles. Low cycle thermomechanical fatigue tests were carried out in components (discs) and in test specimens, between 300ºC and 600ºC, in the conditions in-phase and out-of-phase, adopting the failure criterion of 50% drop of the maximum tensile stress (ASTM E - 606). Thermal diffusivity values were measured from room temperature up to 600oC in order to analyze the effects of carbon content and alloying elements in physical properties. Curves -N were obtained and analyzed according to ASTM E 466/468 standard. Microstructural analysis was employed to reveal the influence of the matrix and morphology/amount of graphite on the mechanical properties. It was observed that, during in-phase thermomechanical fatigue tests, the volume expansion due to cementite decomposition into graphite and ferrite caused a decrease in the tensile stress necessary to achieve the mechanical strain imposed during tests. From M/2 x 2Nf graphs it was inferred that alloy E presented the best performance both in in-phase and out-of phase tests. The lack of Mo in this alloy implies in a significant reduction of cost production of the brake discs, due to the high cost of such alloying element. Out-of-phase thermomechanical fatigue tests resulted in shorter lives compared to isothermal fatigue tests carried out at 25ºC, 300ºC and 600ºC.
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Santos, Claudio Teodoro dos. "Efeito das adições de boro na magnetostricção de ligas policristalinas dos sistemas Fe-Al e Fe-Ga." Universidade de São Paulo, 2013. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97135/tde-08102013-083643/.
Full textAbstract:
Os materiais magnetostrictivos apresentam deformação elástica quando são submetidos a um campo magnético ou mudança das propriedades magnéticas quando são submetidos a uma tensão mecânica, e por isso são de grande interesse para aplicações em atuadores, sensores e aproveitadores de energia. Entretanto, os melhores materiais magnetostrictivos disponíveis são caros e frágeis. Nos últimos anos foi descoberta uma nova classe de materiais magnetostrictivos que superam este problema, a classe das ligas Fe-Ga e Fe-Al, que possuem a rara combinação de moderada magnetostricção, boas propriedades mecânicas e baixo custo associado. Atualmente, as pesquisas têm buscado meios de melhorar a magnetostricção destas ligas, tanto por adições ternárias de outros átomos, como pela utilização de diferentes métodos de fabricação, tratamentos térmicos ou processamentos mecânicos. No presente trabalho foi avaliado o efeito das adições de B e do processo de solidificação rápida na magnetostricção e microestrutura das ligas Fe-Al e Fe-Ga. Para isso, ligas policristalinas de composição nominal (Fe80Al20)1-0,01yBy, (Fe80Ga20)1-0,01yBy e (Fe72Ga28)1-0,01yBy, com y = 0; 0,5; 1; 1,5 e 2% at., foram produzidas por fusão a arco e pela técnica de solidificação rápida \"splat cooling\". A caracterização microestrutural das amostras foi realizada no MEV/EDS e DRX. A magnetostricção foi medida com campo magnético de 0 a ±2 T em 4,2, 77 e 300 K, por dilatometria de capacitância. As adições de B ocasionaram a precipitação de Fe2B nos contornos de grão da fase A2 e/ou D03 das ligas Fe-Al e Fe-Ga, resultando na redução do tamanho de grão e formação de cristais dendríticos. As ligas Fe80Al20 apresentaram um valor máximo de magnetostricção de 74 ppm com a adição de 2% at. de B. Já as ligas Fe80Ga20 e Fe72Ga28 apresentaram um máximo com a adição de 1% at. de B, sendo de 81 ppm e 143 ppm, respectivamente. Conclui-se que estas adições de B tiveram um efeito benéfico na magnetostricção das ligas Fe-Al e Fe-Ga como-solidificadas, uma vez que chegaram a ocasionar um aumento de até 100% desta propriedade em relação à liga sem B. Por outro lado, a solidificação rápida não teve efeito sobre a magnetostricção das ligas Fe-Al-B.Magnetostrictive materials exhibit elastic deformation when subjected to a magnetic field or changing in magnetic properties when subjected to mechanical stress, so they are of great interest for applications in actuators, sensors and energy harvesters. However, the best available magnetostrictive materials are expensive and fragile. In the last years has been discovered a new class of magnetostrictive material which overcome this problem, the class of the Fe-Ga and Fe-Al alloys, which have the unusual combination of moderate magnetostriction, good mechanical properties and low associated cost. Currently, research has searched ways to improve the magnetostriction of these alloys, both for ternary additions of other atoms or by using different methods of preparation, heat treatment or mechanical processing. In the present study, we evaluated the effect of B additions and rapid solidification process on the microstructure and magnetostriction of Fe- Al and Fe-Ga alloys. For this purpose, polycrystalline alloys of nominal composition (Fe80Al20)1-0.01yBy, (Fe80Ga20)1-0.01yBy and (Fe72Ga28)1-0.01yBy, with y = 0, 0.5, 1, 1.5 e 2 at.% were produced by arc melting and splat cooling rapid solidification technique. Microstructural characterization of the samples was performed by SEM/EDS and XRD. The magnetostriction was measured under magnetic field of 0 to ±2 T, at 4.2, 77 and 300 K, by capacitance dilatometry. The B additions caused precipitation of Fe2B at the grain boundaries of A2 and/or D03 phase of Fe-Al and Fe-Ga alloys, resulting in a reduction of the grain size and formation of dendritic crystals. The Fe80Al20 alloys showed a maximum magnetostriction of 74 ppm with the addition of 2 at.% B. And, the Fe80Ga20 and Fe72Ga28 alloys showed a peak with the addition of 1 at.% B, of 81 ppm and 143 ppm, respectively. We concluded that these B additions had a beneficial effect on the magnetostriction of Fe- Al and Fe-Ga as-cast alloys, since they caused an increase up to 100% of this property in relation to the alloy without B. On the other hand, the rapid solidification had no the same effect on the magnetostriction of Fe-Al-B alloys.
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Nejdmo, Elisabeth. "Undersökning av deponerat ferrokromstoft : Utvärdering av ny behandlingsmetod." Thesis, Uppsala University, Department of Earth Sciences, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-88827.
Full textAbstract:
The production of ferrochromium alloys at Vargön Alloys AB contributes to formation of unwanted ferrochromium dust, which contains toxic Cr(VI). The dust is since summer 2005 treated with an iron-sulphate solution to reduce Cr(VI) to the non-toxic Cr(III). A year later the treatment technique was improved and disposal occurs in cells on the landfill. The cells can be up to 300 m3 and the edges can be made out of fro example concrete. Tests are conducted on the treated dust when it is disposed. The analyses show low contents of Cr(VI), which indicates that the reduction is successful. Analyses of leakage water from a small scale cell however showed an increasing content of Cr(VI) and pH under the first two months.
This thesis has evaluated the new treatment method. An investigation was conducted to determine if the same changes have occurred in the full scale cells. Half of the 18 collected samples from the disposed dust showed high or very high contents of Cr(VI). The other half had a almost no detectable content. pH was over 12. No correlation between Cr(VI)-content and pH, conductivity, age or water content in the disposed dust could be shown.
An experiment was also performed in small scale to reduce the number of influencing parameters. The results showed that if the dust has access to oxygen the Cr(VI) content increases during the first days from a few mg/kg dry substance to over 20 mg/kg dry substance, a level which was maintained during the rest of the experiment period. The content of Cr(VI) was almost constant at 4 mg/kg dry substance when oxygen was eliminated during the whole experiment period. When the water content was below 5 %, the content of chromium did not increase more.
Since almost all newly created Cr(VI) is reduced to Cr(III) by the addition of ferrous sulphate, recreation of Cr(VI) occurs. Today there is now possibility to follow the changes in the dust from untreated to after disposed. The addition of iron-sulphate is based upon an average Cr(VI) content in the dust and the variation of disposal occasions can be significant. To determine if the increase in Cr(VI) is caused of an incorrect addition of solution a smaller disposal cell can be constructed. The initial content of Cr(VI) can be controlled and the dust can be examined during the time it ages. If the dosage could be improved the addition can be optimized. It is also important to minimize the infiltration and accelerate the drying of the slurry since the Cr(VI) content can increase the as long as the water content is high the Cr(VI) content can increase.
Vid produktionen av ferrolegeringar på Vargön Alloys AB bildas ferrokromstoft som en oönskad biprodukt, vilken innehåller hälsofarligt sexvärt krom. Sedan sommaren 2005 behandlas stoftet med järnsulfatlösning för att reducera Cr(VI) till mindre hälsofarliga Cr(III). Ett år senare förbättrades tekniken och deponering sker sedan dess i iordningställda celler på deponin. Cellerna rymmer cirka 300 m3 och har kanter av bland annat betongstöd. Provtagning sker på det behandlade stoftet i samband med deponeringen. Analyserna visar mycket låga halter av Cr(VI), vilket tyder på att reduktionen lyckas. Analyser av lakvatten från en småskalig provcell visade däremot att Cr(VI)-halter och pH ökade under de två första månaderna.
Detta arbete har utvärderat den nya behandlingsmetoden. Undersökning huruvida samma förändring har skett i fullskaliga celler har utförts. Utav de 18 prov som inhämtades från det deponerade stoftet visade hälften på höga eller mycket höga Cr(VI)-halter och resterande hade nästan omätbara halter. I det deponerade stoftet var pH genomgående drygt 12. Inget samband mellan Cr(VI)-halt och pH, konduktivitet, ålder eller vatteninnehåll i deponerat stoft erhölls.
Försök utfördes även i liten skala i för att minska antalet påverkande parametrar. Utan tillgång till syre var Cr(VI)-halten cirka 4 mg/kg torrsubstans under hela försöksperioden. Försöken visade att om stoftet har tillgång till syre ökar Cr(VI) från några mg/kg torrsubstans till dryga 20 mg/kg torrsubstans efter bara några dagar. Halten förblev konstant under resten av försökstiden. Ett samband som sågs var att när Cr(VI)- halten har stagnerat är vatteninnehållet i provet under 5 %.
Eftersom nästan allt krom reduceras till Cr(III) vid tillsatsen av järnsulfatlösning har det nyreducerade Cr(VI) återbildats. I nuläget går det inte att följa hur stoftet förändras från obehandlat och vad som händer när det åldras efter att det har behandlats och deponerats. Tillsatsen av järnsulfat doseras efter en medelhalt Cr(VI)-innehåll i stoftet och variationen i Cr(VI)-halt mellan deponeringstillfällen kan vara stor. För att avgöra om ökningen av Cr(VI) beror på felaktig tillsatts av järnsulfatlösning kan en mindre deponeringscell anläggas. Ingående Cr(VI)-halter kan kontrolleras och stoftet kan undersökas medan det åldras på deponin. Visar det sig att dosering behöver förbättras kan tillsatsen optimeras. Det är även viktigt att minska infiltrationen samt påskynda torkningen av slurryn eftersom så länge vattenhalten är hög kan Cr(VI)-halterna öka.
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Malavazi, Jefferson. "Caracterização microestrutural dos compostos intermetálicos e seu efeito no comportamento mecânico nas ligas de Al-9%Si com adições de Fe e Mn." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-17032014-151816/.
Full textAbstract:
O objetivo deste trabalho foi determinar a influência do ferro e do manganês em uma liga de alumínio com 9% de silício (% em peso). Para isto, foram elaboradas duas famílias de liga Al-9%Si: uma com os teores de 0,1%, 0,4%, 0,8% e 1,2% de Fe e uma segunda liga de Al-9%Si-0,8%Fe com teores de 0,1%, 0,4% e 0,7% de Mn. Para a realização deste estudo, foram produzidos corpos de prova de tração fundidos em coquilha, segundo a norma ASTM B108. Os corpos de prova obtidos foram tracionados para avaliação das propriedades mecânicas, em seguida, foram submetidos a uma análise microestrutural por microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). As superfícies de fratura dos corpos de prova tracionados foram também observadas por MEV com a finalidade de comparar o efeito das adições de Fe e Mn. O efeito da adição crescente de Fe na liga Al-9%Si foi observado no ensaio de tração que mostrou queda tanto nos limites de resistência e de escoamento como no alongamento, decorrentes da formação da fase β-Al5FeSi que apresentou morfologia em plaquetas, interrompendo a continuidade da matriz de alumínio. Para teores abaixo de 0,4% de Fe, ocorreu um ligeiro aumento da resistência mecânica que pode ser atribuído à formação da fase α-Al8Fe2Si, que apresentou morfologia tipo escrita chinesa, que não interrompe a continuidade da matriz. Com adição de teores crescentes de Mn na liga Al-9%Si-0,8%Fe ocorreu uma elevação do limite de resistência e do alongamento, mas uma queda do limite de escoamento, quando comparados com a mesma liga sem adição de Mn. Conclui-se que esse comportamento pode ser atribuído a mudança de morfologia do intermetálico de plaquetas para escrita chinesa que intercala a matriz dúctil com a fase frágil, devido a adição do Mn.This study aims to determine the influence of iron and manganese in an aluminum alloy with 9% silicon (% by weight). Were prepared two families of alloy Al-9%Si: one with the content of 0.1%, 0.4%, 0.8% and 1.2% Fe and a second alloy of Al-9% Si-0,8%Fe content of 0.1%, 0.4% and 0.7% Mn. For this study, tensile specimens were produced in permanent mold casting according to ASTM B108. The specimens obtained were pulled for quantitative evaluation of the mechanical properties and were subjected to a qualitative metallographic evaluation. Qualitative analysis of the bodies of tensile fracture test was conducted in order to compare the effect of additions of Fe and Mn. The effect of incremental addition of Fe in the alloy Al-9% Si was observed in the tensile test that showed a decrease in both the tensile and elongation flow as resulting from the formation of β-Al5FeSi phase platelet morphology showed that interrupting the continuity of aluminum matrix. To levels below 0.4% Fe, there was a slight increase in strength can be attributed to the formation of α-Al8Fe2Si phase morphology presented in chinese script that does not interrupt the continuity of the matrix. With addition of increasing concentrations of Mn in the alloy Al-9% Si-0, 8% Fe was an increase in the tensile strength and elongation but fall of yield stress when compared to the same alloy without Mn addition. We conclude that this behavior can be attributed to a change in morphology of the intermetallic platelets to chinese writing interspersing the ductile matrix with brittle phase due to the addition of Mn.
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Nagasima, Thiago Pires. "Refino de grão de ligas do sistema cobre-zinco." Universidade de São Paulo, 2017. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-04012018-113638/.
Full textAbstract:
As propriedades mecânicas, de corrosão e a condutividade térmica e elétrica, aliadas à relativa facilidade de fundir atribuem grande relevância ao cobre e suas ligas. Algumas destas propriedades podem ser significativamente melhoradas com a diminuição do tamanho de grão da estrutura bruta de solidificação a partir do tratamento de inoculação do banho líquido. Este tratamento aumenta o número de núcleos sólidos, diminuindo assim o tamanho médio de grão. Neste trabalho, foi realizado um estudo do refino de grão da estrutura bruta de solidificação a partir da inoculação com adições de C, P e Zr a ligas do sistema Cu-Zn com teores de até 30% de Zn. Três séries de experimentos principais foram realizadas. Na primeira, o teor de Zr na liga Cu- 30%Zn foi gradativamente aumentado até 0,4% para mostrar o efeito do Zr. Na segunda, o teor de Zr foi mantido constante em 0,08%, enquanto o teor de Zn foi elevado gradativamente até 30% para mostrar o efeito do Zn. Na terceira foram testadas adições isoladas e conjuntas de C, P e Zr para verificar o efeito de cada elemento no refinamento de grãos. As amostras foram caracterizadas e analisadas por diferentes técnicas: (a) observação da macroestrutura de grãos; (b) análise química; (c) análise térmica; (d) microscopia óptica; (e) microscopia eletrônica de varredura; (f) microanálise EDS; g) microanálise WDS e h) difração de raios X. Os resultados mostram que o tamanho médio de grão diminui significativamente nas ligas do sistema Cu-Zn (6% <= Zn <= 30%) quando Zr e P são adicionados simultaneamente. Isoladamente, estes elementos quando adicionados, não reduzem significativamente o tamanho de grão. Nota-se também que o tamanho de grão é cada vez menor à medida que o teor de Zn aumenta de 0 a 30% com a adição de 0,08%Zr, porém não se observa uma correlação entre tamanho de grão e teor de Zn quando Zr não é adicionado. Uma análise da microestrutura dos lingotes utilizando as técnicas mencionadas mostra que a diminuição do tamanho médio de grão a partir de adições de Zr e P coincide com o aparecimento de precipitados facetados ricos em Zr e P. Esta análise indica que um possível mecanismo de inoculação dos latões é a nucleação heterogênea da fase sólida Cu-µ, com estrutura cristalina cúbica de faces centradas, sobre partículas sólidas de ZrP, com estrutura hexagonal compacta, formadas no banho líquido após as adições de Zr e P.Good mechanical and corrosion properties, large thermal and electrical conductivities, as well as relatively large castability are characteristics that contribute to the importance of copper and copper alloys. Some of these properties are enhanced when the average grain size of the as-cast structure decreases by inoculation of the melt. The inoculation treatment increases the number of solid nuclei, causing a reduction in the average grain size. In the present work, an investigation of the grain refinement by inoculation with Zr and P additions to Cu-Zn melts with contents of Zn up to 30%(mass) was carried out. Three series of experiments were conducted. In one the Zr content of the Cu-30%Zn alloy was gradually increased up to 0.4% to reveal the effects of Zr, while in the second series, the concentration of Zr was constant, equal to 0.08%, but the Zn content was gradually increased to 30% to show the effect of Zn. The third one was to test separate and conjunct addition of C, P and Zr in order to understand each elements effect on grain refinement. The resulting samples were characterized and analyzed by several techniques: (a) visual observation of the grain macrostructure; (b) chemical analysis; (c) thermal analysis; (d) optical microscopy; (e) scanning electron microscopy; (f) EDS microanalysis; (g) WDS microanalysis; and (h) X-Ray diffraction. The results show that the average grain size of the Cu-Zn alloys (6% <= Zn <= 30% mass) decreases significantly when Zr and P are both added to the melt. Nevertheless, average grain size is not reduced significantly when either Zr or P are added separately to the melt. When 0.08%Zr is added, the average grain size decreases as the concentration of Zn increases from 0 to 30%Zn, but without Zr additions, the Zn content and the average grain size are uncorrelated. The microstructural analysis with the techniques listed before show that the decrease in average grain size caused by Zr and P additions coincide with the observation of faceted precipitates rich in Zr and P. This analysis indicates that the inoculation mechanism is probably the heterogeneous nucleation of solid Cu-µ, of face-centered-cubic lattice structure, on solid particles of ZrP, with hexagonal compact structure, formed in the melt after Zr and P additions.
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Peres, Manoel Diniz. "Desenvolvimento da macroestrutura e da microestrutura na solidificação unidirecional transitoria de ligas Al-Si." [s.n.], 2005. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265091.
Full textAbstract:
Orientador: Amauri GarciaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-04T03:17:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peres_ManoelDiniz_D.pdf: 9910066 bytes, checksum: 05cb5fd7d671ae9a511052bdddd2835e (MD5) Previous issue date: 2005
Resumo: Foi desenvolvida no presente trabalho uma seqüência de experimentos para analisar a solidificação unidirecional vertical em condições transitórias de fluxo de calor de ligas AI-Si hipoeutéticas. Abordagens teóricas e experimentais são desenvolvidas para a determinação quantitativa de variáveis térmicas de solidificação tais como: coeficientes transitórios de transferência de calor metal/molde; velocidades de deslocamento das isotermas liquidus; taxas de resmamento à frente das isotermas liquidus e tempos locais de solidificação. A análise das macroestruturas obtidas mostra que a transição colunar/equiaxial (TCE) ocorre essencialmente à mesma posição a partir da superficie dos lingotes para todas as ligas examinadas experimentalmente. As variáveis térmicas de solidificação são muito similares na TCE, não sendo possível identificar um critério de transição macroestrutural baseado em apenas uma variável em particular. O trabalho analisa também a dependência dos espaçamentos interdendríticos em relação às variáveis térmicas de solidificação e ao teor de soluto da liga. Estes parâmetros dendríticos experimentais referentes à solidificação das ligas AI 3, 5, 7, 9 % Si, são comparados com os principais modelos teóricos de crescimento dendrítico da literatura
Abstract: Experiments were conducted to analyze the upward unsteady state directional solidification of AI-Si hypoeutectic alloys. A combined theoretical and experimental approach is developed to quantitatively determine solidification thermal variables such as: transient metal/mold heat transfer coefficients, tip growth rates, thermal gradients, tip cooling rates and local solidification time. The observation of the macrostructures has shown that the columnar to equiaxed transition (CET) occurred essentially at the same position from the casting surface for any alloy experimentally examined. The solidification thennal variables are very similar at the CET and it is not possible to identify a structural transition criterion based on a particular variable. The work also focuses on the dependence of dendrite ann spacings on the solidification thermal variables and on alloy solute content. The experimental data concerning the solidification of AI 3, 5, 7 and 9 wt % Si alloys are compared with the main predictive dendritic models from the literature
Doutorado
Materiais e Processos de Fabricação
Doutor em Engenharia Mecânica
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Rodrigues, Jean Robert Pereira. "Efeito da composição nos parametros termicos e estruturais de ligas Al-Mg solidificadas unidirecionalmente." [s.n.], 2007. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265198.
Full textAbstract:
Orientador: Rezende Gomes dos SantosTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-09T06:44:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_JeanRobertPereira_D.pdf: 8469417 bytes, checksum: c6f621d0fa37a4e40a4c2dfa293171d2 (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: Em operações industriais de fundição, a possibilidade de implantação de uma diversidade de condições operacionais tem como conseqüência a geração de uma ampla gama de estruturas de solidificação que influencia decisivamente nas características mecânicas e na qualidade do produto final. Foi desenvolvida no presente trabalho, por meio de uma seqüência de experimentos, uma análise comparativa do processo de solidificação unidirecional vertical ascendente, em condições transitórias de fluxo de calor, do alumínio comercialmente puro e das ligas Al-Mg com diferentes composições. Esta análise visa investigar experimentalmente o efeito da composição nos principais parâmetros do processo de solidificação e sua influência nas estruturas de solidificação. Após a obtenção dos lingotes e registradas as variações de temperatura, foram determinados os seguintes parâmetros de solidificação: coeficiente de transferência de calor na interface metal/molde, velocidade de avanço da frente de solidificação, gradiente de temperatura em frente à isoterma liquidus, taxa de resfriamento e tempo local de solidificação. São também analisados aspectos relativos a desvios observados na direção preferencial de crescimento durante a solidificação. A análise das macroestruturas obtidas evidencia que a transição colunar/equiaxial é afetada pelo teor de magnésio. É estabelecida no trabalho a dependência dos espaçamentos interdendríticos em relação aos parâmetros de solidificação. Estes espaçamentos dendríticos experimentais referentes a solidificação das ligas Al com 5, 10 e 15%Mg, são usados para estimar por meio de método heurístico a permeabilidade nos canais interdendríticos e também comparados com alguns modelos teóricos de crescimento dendrítico da literatura
Abstract: In industrial casting operations, the possibility of implantation of a diversity of operational conditions has as consequence the generation of a wide range of solidification structures, affecting the mechanical properties and the quality of the final product. It is developed in the present work, applying a sequence of experiments, a comparative analysis of the vertical unidirectional solidification process, under transient heat flow conditions of aluminum commercially pure and Al-Mg alloys with different compositions. This analysis investigate experimentally the effect of the composition in the main solidification parameters and their influence in the structure formation. After obtaining the ingots and registered the temperature variations, the following solidification parameters were obtained: transiet heat transfer coefficients at metal/mold interface, dendrite tip growth rates, thermal gradients, cooling rates and local solidification time. It was also analysed aspects relative to deviations observed in the growth preferential direction during the solidification. The analysis of the obtained microstructures shows that the structure columnar/equiaxed is affected by the magnesium content. It is established in the work the dependence of the interdendritics arm spacings with the solidification parameters and the results were compared with some theoretical models found in the literature. These experimental dendritics arm spacings referring the solidification of Al with 5, 10 and 15 wt % Mg alloys, are used to estimate, applying a heuristic method, the permeability of the interdendritic channels
Doutorado
Materiais e Processos de Fabricação
Doutor em Engenharia Mecânica
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Paroni, Alexandra Silvia Matheisen. "Estudo do comportamento eletroquímico da liga UNS N07090 em diferentes concentrações de ácido sulfúrico." Universidade de São Paulo, 2015. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-21062016-145619/.
Full textAbstract:
Ligas de níquel têm atualmente uma vasta gama de aplicações, sendo a agressividade do meio e as elevadas temperaturas que estas ligas suportam, um diferencial excepcional. A liga UNS N07090, objeto deste trabalho, encontra aplicações muito diversas, entre elas turbocompressores, sistemas de exaustão e de pós-tratamento de motores a diesel. Nestas aplicações a liga está exposta a gases, que ao condensarem formam ácido sulfúrico (H2SO4). Torna-se, assim, importante, o conhecimento da resistência à corrosão da liga nesse meio. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar o comportamento eletroquímico da liga através de curvas de polarização potenciodinâmica em diferentes concentrações de ácido sulfúrico. Observou-se que quanto maior a concentração de ácido, maior é a corrosão da liga. Este fato pode ser discutido pela adsorção do íon sulfato (SO42-), que prejudica tanto a formação quanto a cinética de crescimento da película passiva do níquel. Em contrapartida, a presença de Cr na liga UNS N07090 apresentou um benefício sobre a resistência à corrosão desta muito acima do esperado, influenciando de forma direta as curvas de polarização da liga e mantendo-a em condição de elevada resistência à corrosão em detrimento do pior desempenho observado em outros elementos pertecentes à liga, como Co, Al e Ti. Tempos de imersão de 24h em ácido sulfúrico elevam discretamente os parâmetros de corrosão da liga, mantendo-os, no entanto em patamares bastante baixos, permitindo finalmente concluir que a liga UNS N07090, quando exposta a concentrações que variam de 1M a 4M H2SO4, a 25°C, apresenta boa resistência à corrosão e que esta não se altera com o tempo de exposição. A análise dos resultados mostrou que o processo corrosivo é controlado por reações catódicas de sulfato e hidrogênio, as quais podem ter diferentes contribuições dependendo da concentração do ácido e do tempo de imersão da liga UNS N07090 no meio corrosivo.Nickel alloys have a wide range of application nowadays due to their excellent resistance to aggressive media and high temperatures. UNS N07090, the nickel alloy studied herein, is used for turbochargers, exhaust and after treatment systems of diesel engines. These applications expose the alloy to hot gases, which condensate forming sulfuric acid (H2SO4). It is thus important to know the corrosion resistance of the alloy in this media. The goal of this work is the characterization of the electrochemical behaviour of UNS N07090 alloy through potentiodynamic polarization curves in different sulfuric acid concentrations. On the one hand, higher acid concentrations were noticed to lead to higher corrosion of the alloy. This phenomenon can be discussed by sulfate (SO42-) adsorption, which negatively influences not only the formation but also the growth of the passive film on nickel. On the other hand, the presence of Cr in UNS N07090 composition, improves the corrosion resistance of the alloy far more than expected, directly affecting the shape of the polarization curves of the alloy, placing it in a condition of high corrosion resistance despite the worst performance shown by the other elements present in the chemical composition of the alloy, such as Co, Al and Ti. 24h immersion periods in sulfuric acid slightly raise corrosion parameters of UNS N07090 alloy, but still ranking the alloy in very good corrosion resistance. Finally, it can be concluded that UNS N07090 alloy exposed to 1M to 4M H2SO4 at 25°C presents good corrosion resistance and that this is not affected by longer immersion periods. The results showed that the corrosion process of alloy UNS N07090 is controlled by sulfate and hidrogen cathodic reactions, which have stronger or weaker contribution depending on acid concentration and immersion time on the corrosive media.
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Feng, Yuping. "Design and characterization of dense and porous Fe-based alloys for biomedical and environmental applications." Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2017. http://hdl.handle.net/10803/460679.
Full textAbstract:
Aquesta tesi doctoral comprèn la síntesi d’aliatges basats en ferro mitjançant diversos mètodes de fabricació. Aquests aliatges s’han dissenyat amb la intenció de ser utilitzats en biomedicina o en aplicacions mediambientals. S’ha donat especial èmfasi a dissenyar una composició adequada i a estudiar la morfologia i les propietats estructurals per tal d’optimitzar tant les propietats mecàniques com les propietats magnètiques dels materials resultants.
En primer lloc es va utilitzar la tècnica de fusió per arc i colada per succió amb motlle de coure per fabricar dos aliatges densos: un aliatge ferromagnètic amb composició en pes Fe-10Mn6Si1Pd i un aliatge paramagnètic amb memòria de forma amb composició en pes Fe-30Mn6Si1Pd. L’evolució de la microestructura, les propietats mecàniques i magnètiques, així com també la degradació, la citotoxicitat i la proliferació de cèl·lules en solució Hanks es van estudiar de forma sistemática en funció del temps d’immersió.
Per tal de millorar la biocompatibilitat de l’aliatge Fe-10Mn6Si1Pd, aquest aliatge es va recobrir amb fosfat de calci (brushita o hidroxilapatita) mitjançant la tècnica d’electrodeposició per corrent polsant. A conseqüència de la morfologia porosa d’aquests recobriments (per exemple: en forma d’agulles, cilindres o plaques), el mòdul de Young i la duresa mesurades foren inferiors als valors obtinguts en recobriments anàlegs no porosos.
Seguidament, amb l’objectiu d’incrementar la velocitat de degradació i reduir el mòdul de Young d’aquests aliatges compactes, es van fabricar aliatges porosos de Fe-30Mn6Si1Pd mitjançant un procés de premsa i sinterització de Fe, Si, Mn i Pd en pols prèviament mòlta i barrejada amb un 10, un 20 o un 40% en pes de NaCl en un molí de boles. Cal destacar, que després de submergir els aliatges porosos durant un període llarg de temps, el mòdul de Young reduït que es va mesurar en tots ells va ser d’uns 20 GPa (essent aquest valor similar al mòdul de Young de l’os humà, entre 3-27 GPa). Aquest fet afavoriria una bona compatibilitat biomecànica entre l’implant i el teixit ossi veí.
Per altra banda, es van fabricar escumes de Fe i Fe-Mn de cèl·la oberta utilitzant matrius de poliuretà poroses pel mètode de rèplica. Es va observar que la resposta magnètica d’aquestes escumes, des de pràcticament no magnètica a ferrimagnètica, es podia controlar ajustant el contingut de Mn i el flux de N2. També, en el marc de propietats magnètiques, es va utilitzar la tècnica d’irradiació amb làser polsat de femtosegon per crear patrons magnètics periòdics a la superfície d'un aliatge amorf no ferromagnètic basat en Fe.
Finalment, es va preparar un aliatge nanoporós ric en Fe per dissolució selectiva de cintes de Fe43.5Cu56.5 fabricades per tornejat en estat de fusió. Es va observar que els materials nanoporosos eren un excel·lent catalitzador heterogeni de la reacció de Fenton per la degradació del taronja de metil en solució aquosa.This Thesis dissertation covers different synthetic approaches to obtain Fe-based alloys to be used for biomedical and environmental applications. Special emphasis has been placed to design a proper composition and to study the morphology and structural properties to tailor both the mechanical and magnetic properties of the resulting materials. Firstly, ferromagnetic Fe-10Mn6Si1Pd (wt.%) and shape memory, paramagnetic Fe-30Mn6Si1Pd (wt.%) compact alloys were prepared by arc-melting followed by copper mold suction casting. The evolution of microstructure, mechanical and magnetic properties, as well as the assessment of degradation, cytotoxicity and cell proliferation in Hank’s solution as a function of the immersion time were systermatically studied. With the aim to improve the biocompatibility of the Fe-10Mn6Si1Pd alloy, calcium phosphate coatings (CaP) (i.e., brushite and hydroxyapatite) were electrodeposited on the alloy by pulsed current electrodeposition. Due to porous structures resulting from needle-, rod- or plate-like morphologies, the measured Young’s modulus and hardness of these coatings were lower than those of fully-dense CaP layers with analogous compositions. Then, to increase the degradation rate and to reduce the Young’s modulus of the fully bulk alloys, porous Fe-30Mn6Si1Pd (wt.%) alloys were prepared by a simple press and sinter process from ball-milled Fe, Mn, Si and Pd powders blended with 10 wt.%, 20 wt.% and 40 wt.% NaCl. Remarkably, the reduced Young’s modulus of all the porous alloys reached values close to 20 GPa after long-term immersion, a value which is close to the Young’s modulus of human bones (3–27 GPa), hence favoring good biomechanical compatibility between an eventual implant and the neighboring bone tissue. Meanwhile, open cell Fe and Fe-Mn oxides foams were prepared by the replication method using porous polyurethane templates. The magnetic response of the foams, from virtually non-magnetic to ferrimagnetic, could be tailored by controllably adjusting the Mn content as well as the N2 flow rate. Still dealing with magnetic properties, femtosecond pulsed laser irradiation was used to create periodic magnetic patterns at the surface of a non-ferromagnetic amorphous Fe-based alloy. Finally, a nanoporous Fe-rich alloy was prepared by selective dissolution of melt-spun Fe43.5Cu56.5 ribbons. The nanoporous ribbons were found to be an excellent heterogeneous Fenton catalyst towards the degradation of methyl orange in aqueous solution.
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Farina, Alexandre Bellegard. "Efeito do teor de ferro e do tratamento térmico na microestrutura e propriedades da liga UNS N06625." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-29122014-184030/.
Full textAbstract:
Nos últimos anos, a indústria de O&G tem enfrentado um considerável desafio no que tange a obtenção de materiais que associem elevada resistência à corrosão às propriedades mecânicas para exploração dos poços das bacias do Pré-Sal. Estes poços apresentam elevadas concentrações de CO2, H2S e cloretos de forma que a resistência à corrosão é uma necessidade. De outro lado, as elevadas profundidades de exploração acopladas com a necessária produtividade têm indicado que a pressão de trabalho destes materiais tende a aumentar. O desafio atualmente reside na obtenção de materiais para fabricação de peças de grandes dimensões como conectores e cabeças de poços. Uma das soluções mais promissoras para a solução deste desafio é a liga UNS N06625, visto que esta liga já é utilizada na indústria de O&G em aplicações nas quais a elevada resistência à corrosão é associada com resistência mecânica. A liga UNS N06625 é tipicamente vista pelo mercado como uma liga monofásica austenítica devido ao uso mais frequente ser associado com peças de pequenas dimensões, barras e arames para soldas e revestimentos, tipicamente tratadas em acordo com as normas ASTM B446 e ASTM B564. A obtenção desta liga na condição monofásica está associada com facilidades associadas com o tratamento termomecânico de peças de pequenas dimensões que aquecem e resfriam com elevadas taxas possibilitando atingir elevado refino de grão em uma estrutura monofásica. O presente trabalho estudou de forma controlada o efeito do teor de ferro na microestrutura e propriedades da liga UNS N06625. Foram avaliados os estados bruto de forjamento, solubilizado e envelhecido de forma a determinar o efeito do teor de ferro no diagrama TTT da liga UNS N06626. Através deste trabalho foi possível se observar que a cinética de precipitação da fase delta e do carboneto do tipo M6C sofrem alterações com o aumento do teor de ferro de forma a reduzir o tempo para precipitação. Adicionalmente foi realizado um estudo do efeito de rampas de aquecimento no tratamento de solubilização, partindo-se do estado conformado a quente, indicando que há um efeito sinérgico entre o encruamento e a precipitação de fase delta durante o aquecimento para o patamar de solubilização resultando sem severa alteração das resistências à corrosão e mecânica da liga.Lately, the O&G industry has faced a big challenge to find materials that couple the high corrosion resistance with the desired mechanical resistance, for application in the oil and gas wells of the Pre-salt basins. This wells present high CO2, H2S and chlorine contents and the high corrosion resistance is essential. On the other hand, the high exploration depth associated with the necessary productivity has signalized that the working pressure of the materials will increase. Todays challenge is to obtain materials to manufacture large section parts as well heads and connectors. One of the more promising solutions to this challenge is the UNS N06625 alloy, as this alloy is already applied on the O&G industry in applications were the corrosion resistance must be coupled with the mechanical resistance. UNS N06625 alloy is typically understood by the market as an austenitic monophasic alloy, due to the more frequent use to be related with small section parts as bars, rods and wires for coating and welding, usually heat treated in accord with ASTM B446 and ASTM B564. The manufacture of this alloy in the monophasic condition is related to the conveniences of the thermomechanical treatment of small section parts that heat and cool at high rates, which allows high grain refinement and the monophasic structure. The present work has studied in a controlled way the iron content effect on the microstructure and properties of UNS N06625 alloy. UNS N06625 alloy was evaluated in the as forged, solution annealed and aged conditions in order to determine the effect of the iron content on the TTT diagram of UNS N06625 alloy. Through this work it was possible to verify that the kinetic of precipitation of delta phase and M6C carbide present some changes with the increase of the iron content by the reduction of the time needed to precipitation. Additionally the effect of the heating rate in the solution annealing heat treatment was studied, beginning in the as hot forged/rolled conditions which indicate that there is a synergic effect of the hardening and the delta phase precipitation during the heating of the material from the room temperature to the solution annealing temperature resulting in severe changes in the corrosion and mechanical resistances of the alloy.
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Silva, Suelanny Carvalho da. "Estudo da influência da temperatura nas propriedades magnéticas e na microestrutura nos ímãs permanentes à base de Pr-Fe-B-Nb-Co obtidos com hidrogênio." Universidade de São Paulo, 2007. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-24102011-104115/.
Full textAbstract:
Pós magnéticos foram produzidos utilizando o processo de hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação (HDDR). A primeira parte deste trabalho envolveu o estudo do efeito da adição de Co na liga Pr14FebalCoxB6Nb0.1 (x= 0, 4, 8, 10, 12, 16) variando a de temperatura de dessorção/ recombinação de 800° a 900°C, com o objetivo de otimização do tratamento HDDR. A liga Pr14Fe80B6 foi utilizada como padrão. As ligas foram tratadas termicamente a 1100°C por 20 horas para eliminação do Fe- exixtente na liga em estado bruto de fusão. A temperatura de dessorção/ recombinação afetou a microestrutura e as propriedades magnéticas dos ímãs moldados com polímeros. A liga com baixa adição de cobalto (4 at.%) exigiu a temperatura de reação mais alta (880°C) entre os demais ímãs. As temperaturas ótimas para as ligas com 8 at.% Co e 10 at.% Co foram 840°C e 820°C, respectivamente. Ligas com altas concentrações de cobalto (12 at.% and 16 at.%) foram processadas a 840°C. A temperatura de dessorção/ recombinação que apresentou alta anisotropia nas ligas Pr14Fe80B6 e Pr14Fe79,9B6Nb0,1 foi de 820°C. O ímã que apresentou melhor remanência (862mT) foi processado com a liga Pr14Fe67,9Co12B6Nb0,1. Cada liga apresentou uma temperatura de reação otimizada e exibiu uma microestrutura particular, de acordo com a composição. A segunda parte deste trabalho envolveu a caracterização, dos pós HDDR de Pr14Fe80B6, que foram analisadas por difração de raios X com fonte síncrotron para a identificação e quantificação de fases cristalinas, e ainda para a determinação do tamanho médio de cristalitos da fase principal. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi utilizada para revelar a morfologia dos pós HDDR.Fine magnetic powders were produced using the hydrogenation disproportionation desorption and recombination (HDDR) process. The first stage in this work involved an investigation of the effect of the Co content and range of desorption/ recombination temperatures between 800 and 900°C with the purpose of optimizing the HDDR treatment for Pr14Fe80B6 and Pr14FebalCoxB6Nb0,1 (x= 0, 4, 8, 10, 12, 16) alloys. The cast alloys were annealed at 1100°C for 20 hours for homogenization. The processing temperature (desorption/ recombination) affected the microstructure and magnetic properties of the bonded magnets. The alloy with low cobalt content (4 at.%) required the highest reaction temperature (880°C) to yield anisotropic bonded magnets. The optimum temperature for alloys with 8 at.% Co and 10 at.% Co were 840°C and 820°C, respectively. Alloys with high cobalt content (12 at.% and 16 at.%) were processed at 840°C. The optimum desorption temperature for achieving high anisotropy for Pr14Fe80B6 and Pr14Fe79,9B6Nb0,1 was 820°C. The best remanence (862mT) was achieved with the Pr14Fe67,9B6Co12Nb0,1 magnet, processed at 840°C. Each alloy required an optimum reaction temperature and exhibited a particular microstructure according to the composition. The second stage of the work involved the characterization, for each temperature, of the Pr14Fe80B6 HDDR powder processed using X-ray diffraction analysis. The samples of the HDDR material were studied by synchrotron radiation powder diffraction using the Rietveld method for cell refinement, phase quantification and crystallite sizes determination. Scanning electron microscopy (SEM) has also been employed to reveal the morphology of the HDDR powder.
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González, Gasch Àlex. "Desenvolupament i caracterització d'aliatges de base ferro produïts per aliatge mecànic i solidificació ràpida." Doctoral thesis, Universitat de Girona, 2006. http://hdl.handle.net/10803/7808.
Full textAbstract:
L'objectiu general d'aquest treball és l'obtenció de nous materials nanoestructurats magnètics tous produïts mitjançant la tècnica de l'aliatge mecànic. Forma part d'un projecte més ampli de desenvolupament d'aquests tipus d'aliatges amb altres tècniques, com les de solidificació ràpida, i la seva posterior molturació i compactació per a l'aplicació a la indústria pulverimetal·lúrgica. Aquests materials tindran una estructura amorfa i/o nanocristal·lina que comportarà una millora de les seves propietats magnètiques. Els objectius particulars d'aquest treball són:- Síntesi d'aliatges de Fe-Ni-Zr-B-(Co), Fe-Nb-B-(Cu), i Fe-Ni-Nb-B mitjançant aliatge mecànic. Es parteix de precursors cristal·lins i es tracta d'obtenir un aliatge bàsicament nanocristal·lí. En concret, es pretén obtenir aliatges:
·Amb una alta estabilitat tèrmica que afavoreixi posteriors estudis de consolidació.
·Amb la presència de nanocristalls de reduïdes dimensions o d'una fase amorfa que permeti posteriors tractaments tèrmics per a produir aliatges de nanoestructura controlada.
-Comparació entre les mostres produïdes per aliatge mecànic amb diferents micromolins de les mostres Fe-Nb-B. Els micromolins utilitzats són un P7 i un SPEX 8000
-Estudi de la influència dels diferents precursors i de la quantitat relativa dels
mateixos que s'ha utilitzat per a cada mostra, concretament:
·La substitució en els aliatges de Fe-Nb-B de Fe per Ni, tot i que interessa que els aliatges tinguin una alta quantitat de ferro perquè tingui millors propietats magnètiques.
·La substitució en els aliatges de Fe-Ni-Zr-B de Fe per Co.
·La inclusió de Cu en les mostres Fe-Nb-B
·La comparació entre els aliatges amb Nb i amb Ni-Zr
-Modelització del comportament termodinàmic d'equilibri dels compostos Fe-Nb-B, mitjançant software de minimització de l'energia lliure dels diferents elements. S'han utilitzat una sèrie de tècniques analítiques per a avaluar l'estabilitat tèrmica i realitzar la caracterització estructural dels aliatges obtinguts. Anàlisi de l'estabilitat tèrmica mitjançant anàlisi calorimètrica diferencial (DSC) i
termogravimetria (TG). També s'analitzarà la cinètica de cristal·lització mitjançant
tractaments isotèrmics i dinàmics.
-Anàlisi morfològic de les diferents mostres per microscòpia electrònica de rastreig (SEM) i caracterització estructural de les diferents fases presents i de les diferents
microestructures obtingudes mitjançant difracció de raigs X XRD)i microscòpia electrònica de transmissió(TEM). S'identificaran les diferents fases presents i es calcularan els diferents paràmetres de cel·la, així com la dimensió de les
microestructures. L'anàlisi microestructural es complementarà amb algunes mesures 'espectroscòpia Mössbauer de transmissió (TMS)
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Yoshikawa, Daniel Sierra. "Correlação entre microestrutura e comportamento de corrosão em duas ligas do sistema Al-Fe-Si produzidas pelos processos industriais de lingotamento contínuo e semi-contínuo." Universidade de São Paulo, 2015. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-17062016-145633/.
Full textAbstract:
As chapas de ligas de alumínio trabalháveis são produzidas atualmente por dois processos, o método de vazamento contínuo conhecido TRC (Twin Roll Continous Casting) ou pelo método tradicional de vazamento de placas DC (Direct Chill). A fabricação de ligas de alumínio pelos dois processos confere características microestruturais diferentes quando comparadas entre si, o que se reflete em suas propriedades. Além disto, ocorrem variações microestruturais ao longo da espessura, especialmente nas chapas produzidas pelo processo TRC. Neste sentido, é importante estudar a evolução microestrutural que ocorre durante o seu processamento e sua influência com relação à resistência à corrosão. Dessa forma foi realizado neste trabalho um estudo comparativo do comportamento de corrosão, bem como das microestruturas do alumínio de alta pureza AA1199 (99,995% Al) e das ligas de alumínio AA1050 (Fe+Si0,5%) e AA4006 (Fe+Si1,8%) produzidas pelos processos industriais de lingotamento contínuo e semi-contínuo. Os resultados obtidos evidenciaram que as microestruturas das ligas AA4006 DC e AA4006 TRC são distintas, sendo observada maior fração volumétrica dos precipitados na liga fabricada pelo processo TRC comparativamente ao DC. Para caracterizar o comportamento de corrosão foram realizados ensaios de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e Polarização Potenciodinâmica, que mostraram a maior resistência à corrosão localizada para a liga fabricada pelo processo TRC em comparação ao processo DC. Além disso, foi verificada, em ordem decrescente, uma maior resistência à corrosão do alumínio AA1050, seguida pela superfície da liga AA4006 e por fim, pelo centro da chapa desta última. Os resultados obtidos por espectroscopia de impedância eletroquímica para as ligas AA4006 fabricadas pelo processo TRC apresentaram melhor desempenho que o processo DC, principalmente em intervalos de 2 a 12 horas de imersão na solução de sulfato de sódio contaminada com íons cloreto. Para tempos de imersão acima de 4 horas foi observado comportamento indutivo em baixas frequências para os dois tipos de processamento investigados, o que foi associado à adsorção de espécies químicas, principalmente íons sulfato e oxigênio, na interface metal/óxido. As curvas de polarização anódica mostraram maior resistência à corrosão localizada para a liga fabricada pelo processo viii TRC em comparação ao processo DC. Este comportamento foi associado às diferentes características microestruturais, observadas para liga AA4006 obtida pelos dois processos.Currently, wrought aluminum alloys are manufactured by two different processes: the twin roll continuous casting (TRC) or the more conventional method of Direct Chill (DC). The production method of the aluminum alloys through both processes results in different microstructures when compared to each other, which has a direct influence on their final properties. Besides this, there are also microstructural variations across sheet thickness, especially in alloys obtained by the TRC casting mode. Therefore, it is important to study the microstructural evolution that occurs during the casting process and its influence regarding corrosion resistance. In the present work both the microstructural characteristics and the corrosion behavior of the AA4006 (Fe + Si 1.8%) aluminum alloys sheets produced by both TRC and semi-continuous DC industrial processes were studied and compared to the commercial AA1050 aluminum (Fe + Si 0.5%) and to the high purity aluminum AA1199 (99,995% Al). The results demonstrate that size and distribution of intermetallic compounds are quite distinct in DC and TRC alloys, resulting in higher volumetric fractions of the precipitates in TRC, when compared to the DC process. Electrochemical Impedance Spectroscopy and Potentiodynamic Polarization tests were carried out to establish the corrosion behavior of aluminum alloys, and in both tests a higher resistance to localized corrosion in the alloy produced by TRC, when compared to the DC process was verified.The results have also showed, in decreasing order, a higher corrosion resistance of AA1050 TRC followed by the surface of AA4006 TRC, and finally by the center of AA4006 TRC sheet. The electrochemical impedance spectroscopy results showed better performance in the center of the AA4006 TRC than in the its surface, when submitted to low aggressive media for periods of immersion higher than 24 hours. The AA4006 DC in sulfate solution containing chloride ions presented worse performance, mainly in immersion periods from 2 to 12 hours, when compared to the corrosion behavior in the AA4006 TRC process. After 4 hours of immersion, the impedance results presented inductive behavior in low frequencies for both manufacture processes. This behavior was attributed to the adsorption of intermediates, mainly sulfate and oxygen ions on metal/oxide interface. The anodic polarization curves showed higher localized corrosion resistance (Pit Corrosion) for the alloy manufactured by the TRC process in comparison to the DC process. This behavior was associated with different microstructural characteristics observed in AA4006 obtained by these two processes.
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Olsson, Tobias. "Studie av en medeltida husgrund : en analys av bronsfynd från husgrund 6, Västergarn, Gotland." Thesis, Högskolan på Gotland, Institutionen för kultur, energi och miljö, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hgo:diva-1483.
Full textAbstract:
This essay is an analysis of the objects made of bronze found in an excavation Västergarn parish, Gotland, in 2010, conducted by the University of Gotland. The studied material presented in this essay comes from contexts inside, as well as nearby the foundation of a medieval building which purpose is still not certain. The first purpose of this study is to present the bronze-objects found inside and nearby the foundation of house 6, and to see if there are any datable objects. There is also a discussion whether there has been any bronze-crafting in the area. The second purpose is to make a contextual analysis to see if there are any differences between the material found outside and inside of the building, and what conclusions can be made regarding the function and use of the building. A spatial analysis has also been made to distinguish any patterns of the distribution of material inside and around the house.The result of this essay is partly a presentation of the material, but also that there has occurred some bronze-crafting in the form of cutting metal sheets inside or near the foundation treated in this essay. There is no evidence for casting bronze near the house foundation.The frequency of finds from outside the foundation compared to the frequency of finds within the foundation is nearly quadruple, which is to be expected since there probably has been a wooden floor inside the house to prevent all but the tiniest objects from falling through. Objects that landed on the floor were cleaned out, just to land near the entrance of the building. The finds from within the building much resembles the finds from outside the building, and the distribution-patterns of the trench indicates that the entrance to the building probably was located near the north-west corner or near the south-east corner.Hopefully, this study contributes another piece to the great puzzle that is Västergarn.
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Bubani, Franco de Castro. "Influencia do teor de niquel e da temperatura nas propriedades mecanicas e na microestrutura das ligas Fe-18Cr-Ni." [s.n.], 2008. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/263098.
Full textAbstract:
Orientador: Paulo Roberto MeiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-12T11:09:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bubani_FrancodeCastro_M.pdf: 7334881 bytes, checksum: 9cc4f96ceff0972bc2552404b4ccee84 (MD5) Previous issue date: 2008
Resumo: Os efeitos da adição de níquel e da temperatura em ligas ferro-cromo foram estudados. Sete ligas de base ferro, com 18% Cr e teores de níquel variando entre zero e 60%, foram utilizadas no estudo (0, 10, 20, 30, 40, 50 e 60% Ni). Foram realizados ensaios de tração em temperatura ambiente, 350 e 700 ºC; simulação por termodinâmica computacional; microscopia ótica no estado recozido, nas amostras de quick stop, após deformação a frio, a 350 e a 700 ºC; difração de raios X no estado recozido, após deformação a 350 e a 700 ºC; ensaio de dureza a quente a 100, 200, 300 e 400 ºC; ensaio de impacto Charpy em temperatura ambiente e a -196 ºC; e ensaio de quick stop; análise térmica por DTA; ensaios de dureza no estado recozido, nos cavacos obtidos em torneamento, após deformação a 350 e 700 ºC. Os resultados dos ensaios de tração a 350 ºC foram correlacionados com os dados obtidos por Marques (2007), visando relacionar propriedades mecânicas e usinabilidade. A tendência geral de redução da usinabilidade com o aumento do teor de níquel foi relacionada com o aumento da resistência mecânica e da ductilidade a quente, proporcionados pelo níquel. A alta usinabilidade observada na liga 30% Ni foi relacionada com a presença de inclusões com cálcio nesta liga, o que proporcionou ganhos muito expressivos em usinabilidade, mas sem prejudicar as propriedades mecânicas avaliadas.
Abstract: The effects of nickel addition and temperature in iron-chromium alloys have been studied. Seven iron-base alloys with 18% Cr and nickel content varying from zero to 60% were used in the study (0, 10, 20, 30, 40, 50 and 60% Ni). The alloys were submitted to tension tests at room temperature, 350 and 700 ºC; computational thermodynamics simulations; optical metallography observations in annealed state, after deformation at room temperature, 350 and 700 oC, and in quick stop samples; x-ray diffraction, annealed and after deformation at 350 and 700 ºC; hot hardness test at 100, 200, 300 and 400 ºC; Charpy impact tests at room temperature and at -196 ºC; quick stop test; differential thermal analysis tests; Vickers hardness tests: annealed, on chips, after deformation at 350 and 700 ºC. The results of the tension tests at 350 ºC were correlated with the data obtained by Marques (2007), aiming at reaching a relationship between mechanical properties and machinability. The general tendency of reduction in machinability with the increase of nickel content was related to the increase in mechanical strength and hot ductility provided by nickel. The high machinability observed in the 30% Ni alloy was related with the presence of calcium inclusions in this alloy, which allowed for significant gains in machinability, but without loss to the evaluated mechanical properties.
Mestrado
Materiais e Processos de Fabricação
Mestre em Engenharia Mecânica
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Cardoso, Fábio Martins. "Comportamento piezomagnético da liga Fe-Ga e Fe-Ga-B com 18,6 %at. de Ga e 2%at. de B." Universidade de São Paulo, 2017. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97134/tde-07082018-160253/.
Full textAbstract:
No presente trabalho foram produzidas duas ligas policristalinas de Fe-Ga e Fe-Ga-B para estudar a influência do boro nas propriedades piezomagnéticas da liga Fe-Ga. As propriedades piezomagnéticas foram obtidas a partir de medidas de magnetostricção (λ) em função de campo magnético (H) pelo coeficiente d33 = dλ/dH e medidas de indução magnética (B) em função da tensão compressiva aplicada (σ) pelo coeficiente d*33 = dB/dσ. A composição escolhida foi com 18,6% de Ga para ambas as ligas, que é a composição que possui o maior valor de magnetostricção na liga binária. A análise da microestrutura indicou a presença das fases Fe(Ga)-α (A2) e Fe3Ga (D03) para ambas as ligas e da fase Fe2B para a liga ternária. A presença da fase Fe2B causou o refinamento dos grãos e consequentemente um pequeno aumento do campo coercitivo da liga Fe-Ga-B se comparada à liga Fe-Ga e, além disto, aumentou o campo de saturação. Consequentemente os coeficientes piezomagnéticos da liga com boro foram duas vezes menores que da liga Fe-Ga. A igualdade d33* = d33 não é satisfeita para a liga Fe-Ga nem para a Fe-Ga-B, significando que os experimentos não foram realizados em condições estritamente reversíveis. Atribui-se esta irreversibilidade à alta velocidade de carregamento usada nos experimentos de B vs σ. No entanto, a dependência dos coeficientes piezomagnéticos do campo magnético e da tensão compressiva aplicada da liga Fe-Ga-B é bem menor que da liga Fe-Ga e os valores obtidos de ~ 4 nm/A são suficientemente adequados para muitas aplicações.In this work were maked two polycrystalline alloys of Fe-Ga e Fe-Ga-B for to study the influence of borun in the piezomagnetc properties of the Fe-Ga alloys. The piezomagnetc properties were obteined from magnetostrictive measuments (λ) in function of magnetic field (H) by the coefficient d33 = dλ/dH and magnetic induction measuments (B) in function of compressive stress applied (σ) by the coefficient d*33 = dB/dσ. The chosen composition were 18.6% of Ga to both alloys, which is the composition for the largest magnetostriction to the binary alloy. The microstructural analysis indicated the presence of the phases Fe(Ga)-α and Fe3Ga (D03) for the both alloys and Fe2B phases to the ternary alloy. The presence of the Fe2B caused the refinament of the grains and consequently a small increase in the coercive field of the Fe-Ga alloy and, in addition, increased the saturation field. Consequently, the piezomagnetic coefficients of the boron alloys were twice as low as that of the Fe-Ga alloy. The equality d33* = d33 was not satisfied for the Fe-Ga and to Fe-Ga-B meaning that the experiments were not performed under strictly reversible conditions. This irreversibility was attributed to the high loading speed used in the experiments of B vs σ. However, the dependence of the piezomagnetic coefficients of the magnetic field and the applied compressive stress of the Fe-Ga-B alloy is much lower than that of the Fe-Ga alloy and the values obtained from ~ 4nm/A are sufficiently suitable for many applications.
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Otani, Lucas Barcelos. "Solidificação da liga de alumínio 319 conformada por spray." Universidade Federal de São Carlos, 2017. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/8903.
Full textAbstract:
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
The main application of 319 aluminum alloy is for manufacturing components for automobile industry. One of the main concerns related to the recycling of this metal is regarding the incorporation of impurities as iron, for instance. Due to its low solubility in solid aluminum, the presence of this element leads to the formation of intermetallic compounds such as α-Al8Fe2Si and β-Al9Fe2Si2, the most common iron phases in Si-containing Al-alloys. The β phase is harmful to mechanical properties because of its platelet like morphology. Spray forming is an advanced processing technique which can mitigate the deleterious effect of these intermetallic phases. However, the solidification process of spray formed metals is still an open discussion. In these sense, the aim of this work is to contribute to a better understanding of the solidification process of spray formed 319 aluminum alloy. The work was divided in three stages: the first evaluated the presence and morphology of intermetallic phases by varying the pouring temperature and Fe content (0.6 and 1.2 in mass percent); the second evaluated the eutectic Al-Si morphology through varying the processing conditions; and finally, the third evaluated the solute distribution in the final microstructure, in this case other aluminum alloys were studied together with the 319 (2024 and 7050). The basis for discussion the phenomena was a solidification model for spray formed metals recently proposed in the literature, which defines the process in two stages, being the final solidification occurring at low cooling rate. The results showed that by controlling the processing parameters it is possible to mitigate the β-Al9Fe2Si2 formation, as well as to alter the eutectic Al-Si morphology. The third stage indicated the possibility of maintenance of certain solute in solid solution on the periphery of aluminum grains. It could be concluded that the solidification model was adequate to explain the phenomena presented in this work.
A liga de alumínio 319 possui como aplicação a fabricação de componentes da indústria automobilística. Um dos principais problemas relacionados à reciclagem destas ligas é a incorporação de impurezas como o ferro. Devido à baixa solubilidade deste elemento, sua presença leva a formação de compostos intermetálicos, sendo o α-Al8Fe2Si e o β-Al9Fe2Si2 os mais comuns em sistemas com silício. A fase β é a mais danosa às propriedades mecânicas devido à sua morfologia de placas, sendo que uma rota de processamento que se mostra viável no sentido de mitigação do efeito deletério deste intermetálico é a conformação por spray. Apesar disso, o processo de solidificação desta técnica ainda é um assunto debatido na comunidade científica. Neste contexto, este trabalho possui o objetivo de contribuir para um melhor entendimento sobre o processo de solidificação da liga de alumínio 319 conformada por spray. O trabalho foi dividido em três etapas: a primeira avaliou a presença dos intermetálicos de ferro variando-se a temperatura de vazamento e o teor de ferro (0,6% e 1,2% em peso); a segunda avaliou a morfologia do eutético Al-Si através das alterações das condições de spray; e, por fim, a terceira avaliou a distribuição de soluto na microestrutura, neste caso, outras ligas de alumínio foram estudadas (2024 e 7050). A discussão dos fenômenos foi realizada a partir de um modelo de solidificação para materiais conformados por spray que divide o processo em duas etapas distintas, sendo a solidificação final ocorrendo a uma taxa de resfriamento relativamente lenta. Os resultados mostraram que através do controle das condições de spray é possível mitigar a formação do intermetálico β-Al9Fe2Si2, assim como alterar a morfologia do eutético Al-Si. A terceira etapa indicou a manutenção de certos elementos em solução sólida em regiões adjacentes aos contornos de grão. Pôde-se concluir que o modelo de solidificação utilizado foi adequado para explicar os fenômenos descritos nas etapas realizadas.
CNPq: 135810/2015-9
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Junior, Aristides Rodrigues Mattar. "Influência dos elementos de liga Cu-Ni-Mo nas propriedades mecânicas e na austemperabilidade do ADI." Universidade de São Paulo, 2009. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/88/88131/tde-04062009-145511/.
Full textAbstract:
O ADI constitui-se no desenvolvimento mais recente na família dos ferros fundidos nodulares. Com o tratamento de austêmpera, consegue-se produzir uma microestrutura única, constituída de ferrita acicular e austenita estável rica em carbono, a ausferrita, proporcionando alta resistência mecânica aliada à ductilidade e tenacidade, além de boa resistência à fadiga e ao desgaste. Neste trabalho estudou-se o efeito dos elementos de liga Cu, Ni e Mo nas propriedades mecânicas e austemperabilidade do ADI. Foram produzidas barras cilíndricas de ferros fundidos nodulares nos diâmetros de Ø2, Ø3 e Ø4 ligadas com Cu, Cu-Ni, Cu-Ni- Mo respectivamente. Os corpos de prova utilizados nos ensaios de tração, impacto e microdesgaste foram retirados a meio-raio das barras. Posteriormente, cada conjunto de corpo de prova foi austenitizado a 890°C durante 2 horas, sendo em seguida submetido a uma condição de tratamento de austêmpera específica, combinando temperaturas de austêmpera de 300 e 360°C e tempos de 1, 2, 3 e 4 horas. Realizou-se análises microestruturais ópticas e por microscopia eletrônica de varredura para correlacionar propriedades mecânicas com a microestrutura. Na análise de austemperabilidade, as barras cilíndricas foram austemperadas para verificar a variação de microestrutura em função do raio da barra. Verificou-se que a temperatura de austêmpera exerce forte influência na microestrutura do ADI e consequentemente nas propriedades de tração, ductilidade, tenacidade e resistência ao desgaste. Nos tratamentos a 300°C obteve-se uma microestrutura mais refinada, com maior quantidade de ferrita acicular, responsável pela maior resistência mecânica e resistência ao desgaste; enquanto que no tratamento realizado a 360°C obteve-se uma microestrutura mais grosseira, com maior quantidade de austenita estável, responsável pela melhor ductilidade e tenacidade. Nos tempos de austêmpera analisados, não ocorreram variações significativas nas microestruturas e propriedades mecânicas. A resistência mecânica e a tenacidade decresceram com a adição de Mo, provavelmente devido à segregação deste elemento, mas a resistência ao desgaste a seco e a austemperabilidade foram mais efetivas em comparação com ligas contendo Cu e Cu-Ni. No ensaio de desgaste usando-se lubrificante, o ADI ligado com Cu-Ni austemperado a 360°C apresentou uma resistência ao desgaste um pouco inferior a de um aço 17CrNiMo6 cementado.The ADI is the most recent development in the nodular iron family. With the austempering treatment, a unique microstructure, consisting of acicular bainite ferrite and stable austenite rich in carbon, named ausferrite is produced. This microstructure provides high mechanical strength combined with ductility, toughness and good fatigue and wear resistances. In this work, the effect of alloying elements Cu, Ni and Mo on the mechanical properties and austemperability of the ADI were studied. To conduct these studies, cylindrical bars with diameters of Ø2\", Ø3\" and Ø4\" were cast with Cu, Cu-Ni and Cu-Ni-Mo alloying, respectively. The samples were then manufactured by removing specimens from the bar midradius position. Subsequently, each set of the samples was austenitized at 890°C for 2 hours, and then subjected different conditions of austempering treatment. These treatments were developed by combining austempering temperatures of 300 and 360°C with austempering times of 1, 2, 3 and 4 hours. Microstructural analysis was carried out using optical and scanning electron microscopy to correlate mechanical properties with the microstructure. In the austemperability analysis, cylindrical bars were austempered (at 360°C for 3 hours) to correlate microstructure and radius. The experimental results showed that the austempering temperature exerts strong influence on the ADI´s microstructure and consequently on the mechanical properties. The austempering temperature of 300°C produced the best results, a refined microstructure, with a greater amount of acicular ferrite, responsible for greater strength and wear resistance. The austempering temperature of 360°C produced a coarse microstructure, with larger amount of austenite and responsible for better ductility and toughness. The austempering times used in this work did not produce significant variations in the properties and microstructures. Regarding alloying elements, the mechanical strength and toughness decreased with the addition of Mo, probably due to the segregation of this element, but the wear resistance and austemperability were more effective when compared with the alloys containing Cu and Cu-Ni. In the lubricated wear test, the ADI alloyed with Cu-Ni and austempered at 360°C presented a wear resistance only a fraction lower than a cemented 17CrNiMo6 steel.
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Domingues, Danielle Duque. "Incorporação de óxido de ferro em superfície nanoporosa de TiO2 crescida sobre a liga Ti10Mo8Nb visando aplicação biomédica /." Guaratinguetá, 2019. http://hdl.handle.net/11449/183567.
Full textAbstract:
Orientador: Miguel Angel Ramirez GilResumo: O titânio e as suas ligas são utilizados em aplicações biomédicas devido às suas excelentes propriedades, tais como resistência mecânica e biocompatibilidade. As técnicas de modificação de superfície são utilizadas nestas ligas para alterar as propriedades de superfície, aumentar a osseointegração e evitar falhas em implantes. Além destas técnicas, a incorporação de nanopartículas na superfície do implante têm sido grande aliada dos biomateriais, em especial às do óxido de ferro, devido às suas propriedades físico-químicas, sua biocompatibilidade e biodegradabilidade. O objetivo dessa dissertação foi propor método de incorporação de óxido de ferro na superfície nanoporosa da liga experimental Ti10Mo8Nb modificada por oxidação anódica, visando aplicações biomédicas. Os lingotes da liga experimental Ti10Mo8Nb foram obtidos a partir da fusão dos metais puros em forno a arco voltaico. A anodização foi realizada para obtenção das nanoestruturas de TiO2 (tensão de 20 V por 3 h), resultando em diâmetro interno dos nanoporos igual a aproximadamente 24 nm. A síntese do óxido de ferro foi realizada usando o método dos precursores poliméricos, sendo avaliado o comportamento reológico (viscosidade de 22,65 mPa.s) e a temperatura de cristalização para formação de nanopartículas de óxido de ferro. A partir da difratometria de raios X e da microscopia eletrônica de varredura, a temperatura de calcinação mais adequada para a formação da fase pura de hematita foi 600°C. A incorporação do óxid... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Titanium and its alloys are used in biomedical applications because of their excellent properties, such as mechanical resistance and biocompatibility. Surface modification techniques are used to alter the surface properties, increase osseointegration and avoid implant failure. Beside these techniques, nanoparticles incorporation on implant surface are great biomaterials allies, specially iron oxides, due to their physicochemical properties, biocompatibility and biodegradability. The objective of this dissertation was to propose a method of iron oxide incorporation on the surface of experimental alloy Ti10Mo8Nb modified by anodization. The ingots of experimental alloy Ti10Mo8Nb were obtained from melting pure metals in an arc furnace. Anodization process was performed to obtain the TiO2 nanostructures, with internal diameter 24 nm. Iron oxide synthesis was carried out using the method of the polymeric precursors, assessing rheological behavior (22,65 mPa.s viscosity) and crystallization temperature ideal to produce iron oxide nanoparticles. Results from X Ray Diffratogram and Scanning Electron Microscopy presented that the most adequated annealing temperature to pure phase hematite was 600°C. Iron oxide incorporation on alloy surface was performed by immersion and spin coating, and in the second method the deposition was uniform and widespread. Spin coating was performed with 3 and 5 layers of iron oxide deposition, implying that with 5 layers is most appropriate because it do... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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JÃnior, Francisco das Chagas Oliveira. "Estudo da Estrutura Local dos SÃtios de Ferro em Ligas FeCrMo por Espectroscopia MÃssbauer e DifraÃÃo de Raios -X." Universidade Federal do CearÃ, 2011. http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=6230.
Full textAbstract:
FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgicoLigas Fe-Cr-Mo sÃo amplamente utilizadas na fabricaÃÃo de tubulaÃÃes para a indÃstria petroquÃmica nos processos de transporte e refino do petrÃleo devido a uma combinaÃÃo de propriedades como dureza, tenacidade e resistÃncia à fluÃncia e à corrosÃo em altas temperaturas. Atualmente, a liga Fe-9Cr-1Mo à a mais comumente utilizada. Contudo, em refinarias de petrÃleo que apresentam altos Ãndices de acidez, tem-se observado, de maneira acentuada, processos de corrosÃo nessas ligas, principalmente processos relacionados à acidez naftÃnica. Um aumento no teor de molibdÃnio da liga tem sido apontado como uma possÃvel soluÃÃo para este problema, visto que a adiÃÃo desse elemento na liga resulta em uma melhor resistÃncia à corrosÃo. Nesse contexto, foram desenvolvidas no LACAM - LaboratÃrio de CaracterizaÃÃo de Materiais da UFC, ligas Fe-9Cr-XMo com trÃs diferentes percentuais em peso de molibdÃnio (X = 5, 7, 9 wt%). A caracterizaÃÃo dessas ligas, bem como dos precipitados que nelas surgem devido aos tratamentos tÃrmicos, e o estudo da sua resistÃncia à corrosÃo serÃo feitos atravÃs de vÃrias tÃcnicas. Neste trabalho, especificamente, foi utilizada a Espectroscopia MÃssbauer e a DifraÃÃo de Raios-x para uma melhor compreensÃo das mudanÃas na estrutura das ligas quando submetidas Ãs diferentes condiÃÃes de serviÃo dentro da faixa de temperatura de 450ÂC a 650ÂC. Os resultados obtidos permitem concluir que a distribuiÃÃo dos elementos de liga na matriz à influenciada pelo teor de molibdÃnio, pela temperatura e o pelo tempo de tratamento. TambÃm foram extraÃdos e caracterizados os precipitados da liga comercial ASTM A213 da classe T91 utilizada para efeito de comparaÃÃo com as ligas E1, E2 e E3. A presenÃa destes precipitados altera a distribuiÃÃo dos elementos de liga na matriz. A anÃlise da influÃncia da concentraÃÃo dos elementos de impureza na estrutura das ligas estudadas foi investigada atravÃs de um modelo de primeiros e segundos vizinhos. O valor do campo magnÃtico hiperfino varia proporcionalmente ao nÃmero de vizinhos de impureza nos sÃtios de ferro. A distribuiÃÃo de elementos de liga na matriz està diretamente relacionada à distribuiÃÃo de campo magnÃtico hiperfino. As probabilidades associadas aos valores de campo hiperfino permitiram uma melhor compreensÃo da estrutura das ligas.
Fe-Cr-Mo alloys are widely used in the manufacture of piping for the petrochemical industry in oil transport and refining processes due to a combination of properties such as hardness, toughness, creep resistance and corrosion resistance at high temperatures. Nowadays the Fe-9Cr-1Mo alloy is the most common alloy in use. However, in some refineries with higher acidity levels, strong corrosion processes have been observed, specially in processes related to naphthenic acid corrosion. An increasing in the Molybdenum content has been pointed out as a possible solution to this problem, since the addition of this alloying element results in a better corrosion resistance. In this context, Fe-9Cr-XMo alloys with three different Molydbenum contents (X = 5, 7, 9 wt%) have been developed at LACAM - LaboratÃrio de CaracterizaÃÃo de Materiais at the Universidade Federal do CearÃ. The characterization of these alloys, as well as the precipitates that appear on them due to heat treatment and studies of their corrosion resistance were made through various techniques. Specifically in this work, Transmission MÃssbauer Spectroscopy and X-Ray Diffraction were used in order to achieve a better understanding of the structure changes of the alloys when they are subjected to different service conditions in the temperature range from 450ÂC to 650ÂC. The results led to the conclusion that the distribuition of the alloy elements in the matrix is influenced by the molibdenum content, the temperature and the treatment time. The precipitates present in the ASTM A213 grade T91, used for comparation with E1, E2 and E3 alloys, have been extracted and characterized as well. The presence of this precipitates changes the distribuition of the alloy elements in the matrix. The analysis of the influence of the impurity elements in the structure of the alloys was investigated by a model of first and second neighbors. The changes in the magnetic hyperfine field is proportional to the number of impurity atoms in the neighborhood of the iron sites. The distribuition of the alloy elements in the matrix is direct related to the distribution of the magnetic hyperfine field. The probabilities associated to the values of hiperfine field allow for a better understanding of the structure of the alloys.
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Ogata, Paulo Henrique. "Caracterização microestrutural do aço para tubo API 5L-X65 em diferentes regiões da chapa como laminada e após austenitização e resfriamento sob diversas taxas de resfriamento." Universidade de São Paulo, 2009. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-22102009-180225/.
Full textAbstract:
Este trabalho tem por objetivo caracterizar e comparar as microestruturas de diferentes regiões de uma chapa de aço microligado para tubo API 5L X65, empregado no transporte de gás natural e petróleo, como recebido e submetido a tratamentos térmicos de austenitização e resfriamento contínuo sob diferentes taxas de resfriamento. O aço em estudo apresenta uma linha de segregação central, originada durante o processo de produção do aço. Corpos de prova de dilatometria foram usinados da região central e de outras regiões da chapa. As amostras foram previamente austenitizadas a 1200°C e temperadas em água, visando solubilizar grande parte dos precipitados presentes no aço. Após este tratamento, as amostras foram austenitizadas em um dilatômetro de têmpera a 950°C por 180s, e em seguida resfriadas nas seguintes taxas de resfriamento: 0,5°C/s, 1°C/s, 5°C/s, 10°C/s, 20°C/s, 30°C/s, 40°C/s, 50ºC/s e 60ºC/s. Valores de temperatura e tempo correspondentes a inflexões da curva dilatométrica foram obtidas e correlacionadas com a microestrutura, para cada taxa de resfriamento. Com base nesta análise foi traçado um diagrama de Transformação por Resfriamento Contínuo (TRC) do material.This work aims to characterize and compare the microstructures of different regions of a plate of microalloyed pipeline steel that conforms to API 5L X65, employed in the transportation of natural gas and oil, as received and after being subjected to heat treatments of austenitization and continuous cooling under different cooling rates. The steel under study presents a central line of segregation that was originated during production. Specimens for dilatometry were machined from the central region and from different regions of the plate. The samples were austenitized at 1200°C and in quenched in water, with the purpose of solubilizing most of the precipitates in the steel. After the preliminary heat treatment, the specimens were austenitized at 950°C for 180s and cooled under the cooling rates: 0.5°C/s, 1°C/s, 5°C/s, 10°C/s, 20°C/s, 30°C/s, 40°C/s, 50ºC/s and 60ºC/s in a quench dilatometer. Values of temperature and time correspond of transformation for each rate of cooling were used for the determination of the Continuous Cooling Transformation (CCT) diagram.
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Spinelli, Jose Eduardo. "Influencia da convecção no liquido nas variaveis termicas e estruturais na solidificação descendente de ligas Sn-Pb." [s.n.], 2005. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265085.
Full textAbstract:
Orientador : Amauri GarciaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-04T03:13:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Spinelli_JoseEduardo_D.pdf: 12716637 bytes, checksum: 79131dc23b1f9de6e4d77299eeff6973 (MD5) Previous issue date: 2005
Resumo: Poucos estudos têm analisado os efeitos da convecção no líquido interdendrítico, bem como a influência da direção de crescimento em relação à gravidade nas variáveis térmicas e estruturais durante a solidificação. Neste trabalho, foi utilizado um dispositivo de solidificação unidirecional vertical descendente, constituído por uma lingoteira de aço inoxidável com diâmetro interno de 60 mm, 157 mm de comprimento e 9 mm de espessura. Na parte superior, foi posicionada uma câmara de refrigeração a água do mesmo material do molde e com espessura útil de 3,0 mm. Após a obtenção dos lingotes e registrados os respectivos perfis térmicos experimentais, foram determinadas as variáveis térmicas de solidificação: coeficiente de transferência de calor metal/molde, velocidades de deslocamento da isoterma liquidus, gradientes térmicos e taxas de resfriamento para a solidificação unidirecional descendente de ligas hipoeutéticas do sistema Sn-Pb (Sn5%Pb, Sn15%Pb e Sn20%Pb). Estas variáveis térmicas são confrontadas com as previsões teóricas de um modelo numérico de solidificação e, em seguida, correlacionadas com os parâmetros estruturais: espaçamentos dendríticos primários, secundários e transição colunar/equiaxial (TCE). Dessa forma, são determinadas equações experimentais de crescimento para a solidificação descendente e verificado um critério de previsão da TCE. Realiza-se também uma análise comparativa dos presentes resultados com aqueles obtidos para solidificação vertical ascendente de ligas de mesma composição. Os resultados comparativos mostram que o efeito convectivo estimula a ocorrência da TCE e ainda é responsável por uma sensível redução dos espaçamentos dendríticos primários. As previsões teóricas de modelos de crescimento dendrítico representativos da literatura são confrontadas com os resultados experimentais
Abstract: Only a few studies have reported influences of interdendritic convection and growth direction on dendrite arm spacings. A downward directional solidification apparatus was used having a stainless steel split mold with an internal diameter of 60 mm, height 157 mm and a 9 mm wall thickness. The upper part of the split mold was closed with a water-cooling chamber made of stainless steel, with a wall thiclmess of 3 mm. A combined theoretical and experimental approach is developed to quantitatively determine the solidification thermal parameters: transient heat transfer coefficients, tip growth rates, thermal gradients and cooling rates during downward unsteady state solidification ofhypoeutectic Sn-Pb alloys. The resulting thermosolutal convection can start in the melt both within the interdendritic region and ahead of the dendrite array. The experimental results have shown that melt convection may be causing pileup of fractioned dendritic arms, which must stimulate the CET occurrence. The results have supported a criterion recently proposed based on a critical tip cooling rate. For upward unidirectional condition this critical value was found to be about 0.014 K/s for hypoeutectic Sn-Pb alloys. In the present study, in conditions of downward solidification, melt convection seems to favor the structural transition, which is anticipated and occurs for a critical cooling rate of about 0.03 K/s, for any of three hypoeutectic alloys experimentally examined. Primary dendritic arm spacings have been affected by the direction of growth, decreasing in conditions of downward vertical solidification when compared with those grown vertically upwards. The main predictive theoretical models for dendritic spacings are compared with the experimental observations
Doutorado
Materiais e Processos de Fabricação
Doutor em Engenharia Mecânica
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Müller, Petr. "Biodegradabilní kostní implantáty na bázi železa." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2014. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-220967.
Full textAbstract:
The present work deals with the comparison of the properties of metallic biomaterials in terms of their suitability for use as a temporary metal implant. In the work is judged biocompatibility of materials, they are comparing the corrosion rates and the influence of additives in the iron alloy to change biocompatibility and corrosion rate. In a part of this work is suggesting a method of preparing biodegradable metallic samples with different alloying elements and determine the methods, processes and measuring the corrosion rates. Part of this work is the chapter dealing with the function and effect of iron in the human body and any complications that may occur when a surplus caused by the release of part of the implant during its degradation or corrosion products. The outcome of this work is sort of created an iron-based samples in terms of their electrochemical corrosion potential, corrosion rate of samples exposed in various corrosive solutions, spectroscopic elemental analysis and outputs from the microscopic observation of the structures.