Search

Orientador: Amauri Garcia Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O desenvolvimento de microestruturas durante a solidificação de ligas peritéticas tem muito interesse nos últimos anos, em função da versatilidade, em termos de aplicação, de muitas ligas de sistemas peritéticos. Na solidificação de ligas peritéticas binárias em equilíbrio, o líquido durante o resfriamento ao atingir a temperatura peritética reage com uma fase sólida primária, para formar uma segunda fase sólida. Isto só é possível em condições de completo equilíbrio. A literatura mostra que está sendo dada bastante atenção a estudos experimentais de solidificação unidirecional de ligas peritéticas, entretanto essas investigações estão sendo conduzidas em condições permanentes de solidificação, onde tanto o gradiente térmico, quanto a velocidade de crescimento podem ser controlados independentemente e mantidos constantes com o tempo. A solidificação direcional de ligas peritéticas em condições transitórias de fluxo de calor, próximas das impostas nos processos industriais, não tem sido objeto de estudos experimentais detalhados. Ligas Zn-Cu com composições ricas em zinco, como a Zn-1%Cu (monofásica) e a Zn-2,2%Cu (hipoperitética), foram direcionalmente solidificadas em regime transitório de fluxo de calor. As curvas experimentais de resfriamento permitiram a determinação dos parâmetros térmicos...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract: The development of microstructures during peritectic solidification has attracted more attention in recent years because of the wide application of many peritectic alloys. For equilibrium peritectic solidification of binary alloys, the liquid on cooling reacts at the peritectic temperature with the upper solid phase to form a lower solid phase. This is only possible under conditions of complete equilibrium. Although considerable attention has been paid to unidirectional solidification of peritectic alloys, most of these investigations are carried out under steady-state solidification, where both the growth rate and the thermal gradient can be independently controlled and held constant in time. The directional solidification of peritectic alloys in unsteady-state heat flow conditions, which is the class of heat flow encompassing the majority of industrial solidification processes, has not been the subject of detailed experimental studies. In the present study, Zn-1.0wt.%Cu (monophasic) and Zn-2.2wt.%Cu (hypoperitectic) alloys were directionally solidified under unsteady-state heat flow conditions. The experimental cooling curves allowed solidification thermal parameters...Note: The complete abstract is available with the full electronic document Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Noé Cheung Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: As tradicionais ligas do sistema Sn-Pb utilizadas em soldagem eletrônica vêm sendo substituídas mundialmente devido às recentes normas regulamentadoras implementadas pelos Estados Unidos e pela União Europeia. Dentre as ligas à base estanho e livres de chumbo, as ligas do sistema Sn-Sb destacam-se pela sua aplicação na soldagem de alta temperatura ou na soldagem escalonada. As condições de solidificação com as quais ligas são depositadas sobre o substrato, para formarem as juntas soldadas, ocorrem sob altas taxas de resfriamento e em regime transiente. O bom contato da liga com os substratos é fator fundamental para manter os componentes acoplados e íntegros. Neste sentido, torna-se importante na região do entorno da junta soldada, a sua caracterização microestrutural e a evolução térmica durante a solidificação assim como é importante também a análise da molhabilidade da liga sobre o substrato. Este trabalho tem como objetivo o estudo da solidificação direcional em regime transitório da liga Sn-5,5%Sb sobre substratos de níquel e cobre que são de interesse na indústria eletrônica. Particularmente, a liga Sn-5,5%Sb é próxima à concentração peritética (10,2%Sb), o que representa uma classe de ligas não só de interesse científico mas também industrial. A análise microestrutural revelou a existência de células de altas taxas de resfriamento e a ocorrência de uma transição reversa celular/dendrítica, cujos casos são escassos na literatura. A distribuição dos solutos (Sb, Ni e Cu) ao longo do comprimento dos lingotes foi analisada pela técnica de fluorescência por Raios-X e nenhum perfil de macrosegregação foi observado. Adicionalmente, ensaios de molhabilidade desta liga sobre os substratos mencionados foram realizados num goniômetro e comparados com resultados de molhabilidade, obtidos na literatura, para o substrato de aço. Objetiva-se ainda aplicar uma abordagem teórico-experimental para determinar o coeficiente de transferência de calor na região da interface liga/substrato, correlacionando-o com a molhabilidade da liga, além de caracterizar os intermetálicos formados pela interação metalúrgica na interface liga/substrato, utilizando técnicas de Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Varredura acoplado com um Espectrômetro de Raios-X por Energia Dispersiva Abstract: The traditional Sn-Pb alloys used in electronic welding have been replaced worldwide due to the recent regulatory standards implemented by the United States and the European Union. Among the tin-free and lead-free alloys, the Sn-Sb system alloys stand out for their application in high temperature welding or step welding. The solidification conditions which alloys are deposited on the substrate, to form the welded joints, occur under high cooling rates and in a transient regime. The good contact of the alloy with the substrates is a fundamental factor to keep the components coupled and intact. In this sense, it becomes important in the region surrounding the weld joint, its microstructural characterization and the thermal evolution during solidification, as well as the analysis of the wettability of the alloy on the substrate. This work aims to study the directional solidification in the transient regime of the Sn-5,5 wt.%Sb alloy on nickel and copper substrates that are of interest in the electronics industry. Particularly, the Sn-5,5wt.%Sb alloy is close to the peritetic concentration (10.2wt.%Sb), which represents a class of alloys not only of scientific but also of industrial interest. Microstructural analysis revealed the existence of cells with high cooling rates and the occurrence of a cellular / dendritic reverse transition, which is scarcely reported in the literature. The distribution of the solutes (Sb, Ni and Cu) along the length of the ingots was analyzed by the X-ray fluorescence technique and no macrosegregation profile was observed. Additionally, wettability tests of this alloy on the mentioned substrates were carried out in a goniometer and compared with the wettability results obtained in the literature for the steel substrate. It is also proposed to apply a theoretical-experimental approach to determine the heat transfer coefficient in the region of the alloy / substrate interface, correlating it with the wettability of the alloy, and characterize the intermetallics formed by the metallurgical interaction in the alloy / substrate interface, using X-Ray Diffraction techniques, Scanning Electron Microscopy coupled with a Dispersive Energy X-Ray Spectrometer Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestra em Engenharia Mecânica CAPES 33003017

Orientador: Noé Cheung Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Soldagem é um processo fundamental para a conexão de componentes na indústria eletrônica. Por décadas, ligas Sn-Pb foram as mais utilizadas como material de adição em soldas, devido as suas propriedades físicas e mecânicas, boa molhabilidade e baixo custo. No entanto, a natureza tóxica do chumbo e riscos ambientais levaram a criação de legislações que restringem a sua utilização, estimulando o estudo de diversas ligas substitutas. A maioria dessas ligas são majoritariamente constituídas de Sn utilizando Ag, Bi, Cu, In ou Zn como segundo elemento. A liga de composição eutética Sn-Al também é uma potencial substituta para a liga clássica Sn-Pb. Uma vez que a estrutura em regiões soldadas são basicamente estruturas brutas de solidificação, o entendimento da evolução microestrutural da liga em função dos parâmetros térmicos de solidificação (taxa de resfriamento e velocidade de deslocamento da isoterma eutética) pode ser alcançado com o uso da técnica de solidificação unidirecional em regime transitório de extração de calor, pois a mesma promove ampla faixa de valores experimentais de parâmetros térmicos em um único experimento. Os experimentos de solidificação foram realizados em substratos de níquel e cobre, comuns na indústria eletrônica e que promovem a formação de compostos intermetálicos na interface com ligas ricas em estanho, e em um substrato aço 1020, utilizado para comparação da estrutura bruta de solidificação, pois o mesmo não é reativo com ligas ricas em Sn. Um mecanismo de busca automática por meio do confronto entre os perfis térmicos experimentais e simulados numericamente foi utilizado para a determinação dos perfis de coeficiente global de transferência de calor em cada um dos substratos, indicando uma molhabilidade crescente dos substratos na ordem: aço 1020, cobre e níquel. A macroestrutura dos lingotes é caracterizada pela presença de grãos colunares e a microestrutura é predominantemente formada por dendritas de ?-Sn com composto eutético, formado por partículas de Al em uma matriz de ?-Sn, no contorno. Entretanto, a microestrutura do lingote solidificado sobre substrato de Ni é caracterizada pela presença de células de altas velocidade em regiões com ? > 4,5 oC/s e por dendritas para ? < 3,5 oC/s. O espaçamento dendrítico primário (?1) foi correlacionado com os valores da taxa de resfriamento (?) e da velocidade de deslocamento da isoterma eutética (VL) através de equações experimentais de crescimento e com o perfil de durezas Vickers (HV). Adicionalmente, analisou-se a interação metalúrgica entre a liga e os substratos de cobre e níquel meio das técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios X e Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios X Abstract: Soldering process is fundamental for components connection in electronic industry. Over decades, Sn-Pb alloys were the most used solder material, due to its physical and mechanical properties, good wettability and low cost. However, the lead's toxic nature and environmental hazards generated legislations restricting its use, promoting the study of substitute alloys. The majority of this alloys have Sn as its main element and Ag, Bi, Cu, In or Zn as second element. The eutectic Sn-Al alloy is also a potential substitute for the classic Sn-Pb alloy. As the structures of soldered regions are basically brute solidified structures, the understanding of the microstructural evolution of the alloy as a function of the thermal parameters (cooling and growth rates) may be achieved by unsteady-state unidirectional solidification as it promotes a wide range of experimental values for thermal parameters in a single experiment. The solidification experiments were performed over nickel and cooper substrates, commonly used in electronic industry and which promotes the formation of intermetallic compounds at the interface with tin based alloys, as well as over AISI 1020 substrate, used for the comparison of the alloy brute solidification structure because it does not reacts with Sn rich alloys. An automatic search technique based on a best fitting between experimental thermal profiles and those furnished by numerical simulations was used to define the global heat transfer coefficient in each of the substrates, indicating a growing wettability in the following order: AISI 1020, cooper, nickel. The as-cast ingots macrostructure is characterized by columnar grains and the microstructure, by ?-Sn dendrites with eutectic compound, composed of Al particles embed in a ?-Sn matrix, at its surrounding. However, the microstructure of the ingot solidified over Ni substrate is characterized by the presence of high-speed cells at regions with ? > 4.5 oC/s and by dendrites for ? < 3.5 oC/s. The primary dendritic arm spacing (?1) is correlated with the values of cooling rate (?) and growth rate (VE) through experimental power-laws and with Vickers micro hardness profile (HV). In addition, the metallurgical interaction between the alloy and the Ni and Cu substrates was analyzed by Scanning Electron Microscopy, X-ray Diffraction and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy techniques Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica FAPEAM 002/2014 FAEPEX 519.292

Orientadores: Amauri Garcia, Jose Eduardo Spinelli Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Ligas de alumínio dispersas com bismuto apresentam aplicações promissoras em componentes automotivos resistentes ao desgaste. Essas dispersões de elementos de baixa temperatura de fusão diminuem a dureza e escoam facilmente em condições de deslizamento, resultando em um comportamento tribológico favorável. Muitos estudos têm sido realizados a fim de melhor compreender as distintas morfologias obtidas pela reação monotética. Algumas pesquisas assumem que a evolução do espaçamento interfásico na liga monotética Al-Bi obedece à clássica relação utilizada para eutéticos: ?2v = C, onde v é a velocidade de solidificação e C é uma constante. Não há nenhum consenso a respeito dos valores de C encontrados. Além disso, tais estudos utilizaram fornos de aquecimento à resistência do tipo Bridgman para produzir a solidificação direcional de ligas monotéticas. Existe uma falta de estudos consistentes no desenvolvimento microestrutural de ligas monotéticas durante condições de fluxo de calor transitório, que são de importância primordial, uma vez que esse tipo de fluxo de calor engloba a maioria dos processos industriais de solidificação. No presente estudo, foram feitos experimentos de solidificação unidirecional em regime não-estacionário com as ligas hipomonotética Al-2,0%Bi e monotética Al-3,2%Bi. Os parâmetros térmicos como velocidades de crescimento, taxas de resfriamento e gradientes térmicos foram determinados experimentalmente por curvas de resfriamento adquiridas ao longo do comprimento do lingote. Os crescimentos celular e monotético foram caracterizados por técnicas metalográficas, e os espaçamentos celulares e interfásicos correlacionados com os parâmetros térmicos de solidificação. Verificou-se que a lei de crescimento ?2v = C pode ser expressa por um valor de C de 1,70 x10-12, que é em torno de duas ordens de magnitude maior do que aqueles reportados para o regime estacionário. Embora o fluxo convectivo induzido não tenha sido suficiente para mudanças consideráveis na magnitude dos espaçamentos interfásicos, as partículas ricas em bismuto foram afetadas pela direção do crescimento, diminuindo o diâmetro em condições de solidificação vertical descendente, quando comparadas com aquelas obtidas no modo vertical ascendente Abstract: Aluminium alloys dispersed with bismuth show promising applications in wear-resistant automotive components. Such dispersions of low melting temperature elements decrease hardness and flow easily under sliding conditions, resulting in favorable tribological behavior. Much research has been devoted in order to better comprehend the distinct morphologies obtained by monotectic reaction. Some researches assume that the phase spacing evolution in the monotectic Al-Bi alloy follows the classical relationship used for eutectics: ?2v = C, where v is the solidification velocity and C a constant value. There is no consensus concerning the found C values. Other than, such studies have used Bridgman-type resistance heated furnaces to produce the directionally solidified monotectic samples. There is a lack of consistent studies on the microstructural development of monotectic Al-Bi alloy during transient heat flow conditions, which are of prime importance since this class of heat flow encompasses the majority of solidification industrial processes. In the present study, directional unsteady-state solidification experiments were carried out with hypomonotectic Al-2.0wt%Bi and monotectic Al-3.2wt%Bi alloys. The thermal parameters such as growth rates, cooling rates and thermal gradients were experimentally determined by cooling curves recorded along the casting length. The cellular and monotectic growths were characterized by metallography, being both the cell and the interphase spacing correlated with the thermal parameters. It is shown that the ?2v = C growth law can be expressed by a C value of 1,7x10-12, which is about two orders of magnitude higher than those reported for the steady-state regime. Although the induced convective flow was not enough to considerably change the interphase spacing's magnitude, the Bi-rich particle diameters have been affected by the direction of growth, decreasing in conditions of downward vertical solidification when compared with those grown vertically upwards Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Noé Cheung Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O desenvolvimento de ligas multicomponentes de alumínio permitiu a substituição do aço por esses materiais em componentes automotivos, resultando em veículos com menor massa, sem comprometer a estabilidade veicular, e em ganhos energéticos e ambientais. Sabe-se que as propriedades mecânicas estão intrinsicamente relacionadas com a microestrutura do material, por isso, é de grande valia conhecer a relação entre os parâmetros térmicos envolvidos durante a solidificação e a microestrutura. Na fabricação de pistões automotivos são utilizadas, usualmente, ligas Al-Si próximas da composição eutética, com a adição de até 2% de Ni para melhorar as propriedades mecânicas sob alta temperatura. Entretanto, para atender os esforços mecânicos exigidos pelos motores atuais, pode-se aumentar a quantidade de Ni. Em vista disso, esse trabalho tem como objetivo estudar a liga eutética Al-11%Si-5%Ni comparando-a com as ligas binárias Al-11%Si e Al-5%Ni em relação à microestrutura e propriedades mecânicas. As ligas foram solidificadas unidirecionalmente em regime transiente de transferência de calor, de modo a abranger uma ampla faixa de taxas de resfriamento (?) e velocidade de solidificação (v). Pela análise de fluorescência por raios-X, não foram constatados perfis de macrosegregação ao longo dos lingotes. A microestrutura das ligas era composta predominantemente de dendritas de ?-Al, possibilitando a correlação de ? e v com os espaçamentos dendríticos primário (?1), secundário (?2) e terciário (?3). A caracterização da liga Al-11%Si-5%Ni foi realizada com o auxílio das técnicas de difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura, identificando na região eutética as fases ?-Al, Si e Al3Ni. A microdureza das ligas binárias ficou em torno de 50,3 HV, enquanto que a liga ternária apresentou dureza superior, seguindo as equações tipo Hall-Petch HV=50+349?_1^(-1/2) e HV=36+103?_2^(-1/2), por conta do efeito combinado entre um eutético mais refinado e a formação de placas de Al3Ni, em vez de fibras. Os limites de escoamento e de resistência à tração da liga Al-11%Si-5%Ni têm a tendência de aumentar com um menor espaçamento dendrítico, e apresentaram valores maiores do que das ligas Al-11%Si e Al-5%Ni. Entretanto, o alongamento específico não é influenciado pelo espaçamento dendrítico e é inferior quando comparado com as ligas binárias Abstract: The development of multicomponent aluminum alloys allowed the replacement of steel by these materials in automotive components, resulting in vehicles with less weight, without compromising vehicle stability, and in energy and environmental gains. It is known that mechanical properties are strongly associated with the microstructure of the material, so it is important to know the relation between thermal parameters and microstructure. In the manufacturing of automotive pistons, near-eutectic Al-Si alloys are usually used with the addition up to 2wt.% of Ni to improve mechanical properties at high temperature. However, in order to comply with mechanical loads required by current engines, Ni content can be increased. Therefore, this work aims to study the Al-11wt.%Si-5wt.%Ni eutectic alloy and Al-11wt.%Si and Al-5wt.%Ni binary alloys in order to compare microstructure and the mechanical properties. The alloys were unidirectionally solidified under unsteady-state heat transfer conditions, in such a way to cover a wide range of cooling rates (?) and growth rates (v). The X-ray fluorescence analysis revealed that no evidence of macrosegregation profiles has been detected along the ingots. The microstructure of alloys was predominantly composed of ?-Al dendrites, allowing the correlation of ? and v with primary (?1), secondary (?2) and tertiary (?3) dendrite arm spacings. The characterization of Al-11wt.%Si-5wt.%Ni alloy was performed by X-ray diffraction and scanning electron microscope techniques, permitting to identify ?-Al, Si and Al3Ni phases in the eutectic region. The microhardness of the binary alloys were constant around 50.3 HV, whereas the ternary alloy showed a superior hardness, following Hall-Petch equations HV=50+349?_1^(-1/2) and HV=36+103?_2^(-1/2), due to the combined effect between a more refined eutectic phase and the formation of irregular plates of Al3Ni instead of fibers. Yield and ultimate tensile strengths of Al-11wt.%Si-5wt.%Ni tends to increase with a smaller dendrite arm spacing, and also presented higher values than those of the Al-11wt.%Si and Al-5wt.%Ni alloys. On the other hand, elongation is not affected by dendrite arm spacing and this property is inferior when compared to binary alloys Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica CNPQ 132753/2015-4 FAEPEX 2909/16

Orientador: Noé Cheung Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Nos últimos anos, os processos de fabricação de equipamentos eletrônicos tiveram que adequar-se às novas leis e diretrizes que regulamentam a aplicação e o uso de determinados elementos químicos que prejudicam a saúde humana e o meio ambiente. A liga eutética Sn-37%Pb ainda é a liga de soldagem tradicionalmente mais usada pelos fabricantes de componentes eletrônicos. Entretanto, a União Européia e os EUA, através de suas agências reguladoras, proibiram o uso de chumbo (Pb) em componentes de produtos eletrônicos, visando diminuir os impactos ambientais causados pelo uso excessivo desse metal, abrindo horizontes que exigem o estudo de ligas alternativas livres de chumbo. Estudos preliminares indicam que as ligas Sn-Zn, Sn-Bi, Sn-Ag, e Sn-Cu consistem em alternativas promissoras para a substituição de ligas de soldagem contendo Pb. As ligas de Sn-Cu vêm recebendo uma maior atenção devido ao baixo custo quando comparada às ligas alternativas contendo Ag, apresentando excelente soldabilidade quando aplicada em produção comercial. A técnica da solidificação unidirecional transitória é largamente usada permitindo a obtenção de uma ampla gama morfológica de microestruturas em função dos parâmetros térmicos de solidificação. Neste trabalho analisa-se a solidificação em regime transiente da liga eutética Sn-0,7%Cu em três diferentes substratos, dois deles utilizados para montagem de equipamentos eletrônicos: Cu, Ni e adicionalmente do aço AISI 1020 para comparação. Os parâmetros térmicos de solidificação como velocidade de avanço da isoterma eutética (VE), taxa de resfriamento (( T ) ?) foram determinados experimentalmente e, através de uma abordagem teórico-experimental o coeficiente de transferência de calor global (hg) também foi determinado. Os perfis de VE, (( T ) ?) e hg mostram que o substrato de níquel conferiu maior extração de calor quando comparada ao de aço e cobre. A liga apresentou uma morfologia completamente colunar e predominantemente dendrítica. As interações liga/ substrato Cu e liga/ substrato Ni resultaram na formação do intermetálico Cu6Sn5 e Cu3Sn para o primeiro caso e, (Cu,Ni)6Sn5 para o segundo. Leis de crescimento microestrutural em função (VE) e (( T ) ?) foram obtidas, assim como correlações do tipo Hall-Petch que correlacionam a escala da microestrutura e as propriedades mecânicas. Menores valores de espaçamento primário proporcionaram maiores valores de limite de resistência a tração (?U) e limite de escoamento (?Y) apresentado valores em torno de 35 e 32 MPa, respectivamente, enquanto que a propriedade de alongamento apresentou um valor de (?) próximo a um valor constante (28 %). A microdureza da liga Sn-0,7%Cu solidificada sobre diferentes substratos apresentaram níveis de dureza semelhantes para qualquer valor de espaçamento analisado, em torno de 13,5 HV Abstract: Over the last years, the manufacturing processes of electronic devices have been adapting to comply the new laws and directives concerning the control of the application and the use of hazardous elements to human health and environment. The eutectic alloy Sn-37%Pb is still the most applied alloy for soldering by the electronics industry. However, the Europe Union and the USA, through their enforcement agencies, banned the use of lead (Pb) in electronic products, in order to decrease the environmental impact provoked by the excessive use of this metal. This fact has demanded the research of alternative solder alloys to replace the traditional lead-based material. Preliminary studies have indicated that Sn-Zn, Sn-Bi, Sn-Ag and Sn-Cu alloys consist in promising options. Considerable attention has been directed to the Sn-Cu alloys due not only to its lower cost if compared to alloys containing Ag and but also to its excellent weldability in commercial scale. The unidirectional solidification under transient regime is a usual applied technique to obtain a wide range of microstructural morphologies as a function of solidification thermal parameters. In this work, the subject of analysis was the eutectic Sn-0,7%Cu alloy solidified under transient regime by using three different substrates, two of them for electronic devices assembly purposes such as Cu, Ni and AISI 1020 only for comparison. Thermal parameters such as the growth rate (VE) and the cooling rate (( T ) ?) were experimentally determined and the transient global heat transfer coefficients (hg) were determined by a theoretical-experimental approach. The VE,(( T ) ?) and hg profiles shown that the Ni substrate induced the highest heat extraction if compared to the steel and copper ones. The solidification macrostructure of the alloy is shown to be columnar and the microstructure is characterized by a dendritic morphology along the entire lengths of the castings. The interactions of the alloy with Cu substrate resulted on the formation of Cu6Sn5 and Cu3Sn intermetallics and in the case of the interaction with Ni substrate, (Cu,Ni)6Sn5 intermetallics. Microstructural growth laws as a function of (VE) and (( T ) ?) were obtained and also Hall-Petch type correlations between microstructure and mechanical properties. Ultimate tensile strength (?U) and Yield tensile strength (?Y) increase with the decrease in the primary spacing presenting respectively, values of about 35 and 32 MPa. However, the elongation remained constant with about 28 %. In contrast, the primary spacing is shown not to affect significantly the hardness which remains on 13,5 HV Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica FAPEAM 254/2014 FAPESP 2014/50502-5

Orientador: Noé Cheung Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A busca por soluções viáveis para a substituição das clássicas ligas Sn-Pb utilizadas em procedimentos de soldagem conduziu ao estudo da solidificação da liga eutética do sistema Sn-Mg, uma vez que esta enquadra-se, a priori, como uma possível candidata à aplicação industrial. A liga foi submetida à solidificação unidirecional, na direção vertical e sentido ascendente, sob condições transitórias de fluxo de calor utilizando-se três tipos de substratos refrigerados à água, sendo dois deles comumente aplicados na indústria eletrônica: Cu, Ni e adicionalmente um em aço AISI 1020. O desenvolvimento de uma abordagem teórico-experimental determinou quantitativamente as variáveis térmicas, tais como velocidade de deslocamento da frente de solidificação (VE) e taxas de resfriamento (T'). Para a obtenção dos perfis térmicos teóricos aplicou-se um modelo numérico de transferência de calor unidirecional já desenvolvido previamente no Grupo de Pesquisas em Solidificação - GPS. Um mecanismo de busca automática por meio do confronto entre os perfis térmicos experimentais e teóricos foi utilizado para a determinação dos perfis de coeficiente de transferência de calor na interface metal/molde para cada um dos diferentes substratos utilizados neste trabalho, com o intuito de verificar a tendência de molhabilidade da liga sobre cada tipo de substrato. As microestruturas de solidificação foram caracterizadas por meio de técnicas metalográficas, apresentando a morfologia de um eutético fibroso. Os espaçamentos interfásicos (?G) foram medidos ao longo dos lingotes e correlacionados com as variáveis térmicas, microdureza e propriedades mecânicas obtidas por ensaios de tração. Leis experimentais na forma de potência com expoentes -0,55 e -1,1 relacionando ?G como função da taxa de resfriamento e velocidade de deslocamento da isoterma eutética, respectivamente, foram propostas para representar o crescimento eutético em condições transitórias de fluxo de calor. Equações tipo Hall-Petch foram propostas relacionando Microdureza, Limite de Resistência à Tração e Tensão de Escoamento com ?G. Adicionalmente, analisou-se a interação metalúrgica entre a liga com três substratos por meio das técnicas de caracterização: Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios X e Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios Abstract: The pursuit for feasible solutions replacing the traditional Sn-Pb alloys used in soldering procedures has led to the study of the Sn-Mg eutectic alloy solidification, as a possible candidate to industrial application. The alloy was submitted to vertical, upward and unidirectional solidification under transient heat flow regime. Three kinds of water-cooled substrates have been used to solidify the alloy, being two of them commonly applied in the electronic industry: Cu, Ni and additionally, AISI 1020 steel. The development of a theoretical-experimental approach determined the thermal variables, such as growth velocity (VE) and cooling rate (T ?). The theoretical thermal profiles were obtained through simulations of a heat transfer numerical model previously developed in the Solidification Research Group (GPS). An automatic search mechanism based on the comparison between experimental and theoretical thermal profiles was used to determine the metal/mold interface heat transfer profile, which indicates the tendency of alloy wettability in each type of substrate. The solidification microstructure presenting lamellae eutectic morphology was observed through metallographic techniques. The interphase spacings (?G) were measured along the ingots and correlated with thermal variables, micro-hardness and mechanical properties which were obtained by tensile tests. Power laws with 0.55 and -1.1 exponents expressing ?G as a function of (T ?) and VE, respectively, were found to better represent the eutectic growth under transient heat flow conditions. Hall¿Petch equations are proposed relating micro hardness, Ultimate Tensile Strength, and Yield Tensile Strength to ?G. In addition, the metallurgical interaction between the alloy and the three kinds of substrate was analyzed by characterization techniques: Scanning Eletron Microscope, X-Ray Diffraction and Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestra em Engenharia Mecânica Funcamp FAEPEX 351/14 FAPESP 2014/50502-5

Orientadores: Rubens Caram Junior, Itamar Ferreira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: As ligas de titânio correspondem à classe mais versátil de materiais metálicos empregados em implantes ortopédicos. Dentre tais ligas, encontram-se as do tipo ß, que devem se tornar em breve o padrão nesse tipo de aplicação.O presente trabalho tem como objetivo a preparação e a caracterização de amostras da liga de titânio tipo ß ?de composição Ti-35Nb (% em peso) processadas sob duas condições distintas de resfriamento, rápida e lentamente, a partir do campo de temperaturas ß. Foram realizados estudos ligados à estabilidade microestrutural, ao efeito de tratamentos térmicos na microestrutura, ao comportamento mecânico, à resistência à corrosão e finalmente, à resistência à fadiga, em meio neutro e em meio agressivo. Observou-se que sob resfriamento lento, a microestrutura da liga Ti-35Nb é formada pela fase ß ?com precipitados da ß e de martensita a". Tratamentos térmicos de envelhecimento resultaram na transformação da martensita a" em fase ß, seguida da nucleação das fases ? ?e a. Ensaios mecânicos mostraram que o módulo de elasticidade e a dureza de ligas resfriadas lentamente foram significativamente superiores aos valores obtidos com as amostras resfriadas rapidamente. Da mesma forma, observou-se que as amostras resfriadas lentamente apresentam maior limite de resistência à tração e inferior nível de ductilidade. Ensaios de resistência à corrosão mostraram comportamento semelhante para ambas as amostras resfriadas rápida e lentamente, o que mostra que a taxa de resfriamento e conseqüentemente, as fases formadas não alteram significativamente a resistência à corrosão. Os ensaios de fadiga mostraram que as amostras processadas sob as duas condições de resfriamento apresentaram limite de resistência à fadiga inferior ao da liga Ti-6Al-4V. A liga resfriada rapidamente apresentou valor maior que a mesma liga resfriada em forno. Os valores de resistência à fadiga em solução de 0,9% NaCl de amostras resfriadas rápida e lentamente exibiram leve tendência de redução em relação ao meio neutro. Abstract: Titanium alloys form the most versatile class of metallic materials used as biomaterials. Among them, one finds the ß ?type alloy, which must soon become the standard metallic materials for orthopedic applications. The aim of this work is to prepare and characterize a type ß ?titanium alloy containing 35 wt.% Nb. Samples of such alloy were rapidly and slowly cooled from the ß ?field temperatures. This work includes studies of microstructure stability, effects of heat treatment on the microstructure, evaluation of corrosion resistance and finally, analysis of fatigue resistance in non-aggressive and aggressive media. The results obtained allowed one to observe that microstructure of slowly cooled samples is formed by precipitates of ß ?and a phases in a ? ?matrix. Under rapid cooling, the microstructure consists of ß ?phase and a" martensite. Aging heat treatments resulted in the transformation of a" martensite into ß ?phase, followed by ? ?phase precipitation and hence, a ?phase nucleation. Mechanical testing showed that the elastic modulus and Vickers hardness of slowly cooled samples were significantly higher than that obtained in the case of the rapidly cooled samples. On the other hand, it was observed that slowly cooled samples showed higher tensile strength and lower ductility. Corrosion resistance testing led to the conclusion that both rapidly and slowly cooled samples have similar corrosion behavior, which allows one to conclude that cooling rate and consequently, the phases in the microstructure do not have a relevant influence on the corrosion resistance. Fatigue testing showed that both types of sample (rapidly and slowly cooled samples) have fatigue resistance lower than that of the Ti-6Al- 4V alloy. The rapidly cooled sample showed fatigue resistance higher than that of slowly cooled samples. The fatigue resistance measured in a NaCl (0,9% vol.) solution of both types of samples showed a slight tendency of reduction when compared to the same samples tested in nonaggressive medium. Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica

Indonesian cocoa is cheaper and considered second grade compared with most other cocoa. However, the domestic chocolate industry is not well-developed due to significantly low consumption. To cope with these issues, product innovation through technical process improvement is required to stimulate the domestic chocolate industry. This study aimed to investigate the effect of cocoa bean origin and conching time on the physicochemical (water content, texture, color, crude fat content, and melting enthalpy) and microstructural properties of chocolate. The experiment was conducted under a completely randomized factorial design consisting of two factors: cocoa bean origin (100% fermented cocoa beans from Jember, 100% fermented cocoa beans from Southeast Sulawesi, 50% fermented cocoa beans from Jember + 50% non-fermented cocoa beans from Southeast Sulawesi, and 50% fermented cocoa beans from Southeast Sulawesi + 50% non-fermented cocoa beans from Southeast Sulawesi) and conching time (4, 6 and 8 h). The results showed that cocoa bean origin significantly affected the hardness, gumminess and color of chocolate, including the redness and yellowness level, whereas conching time affected water content, hardness, cohesiveness, elasticity, and crude fat content. Differential scanning calorimetry (DSC) analysis showed that the treatment with 100% fermented cocoa beans from Jember presented higher values of Tonset, ΔHmelt and area compared with those of the treatment with 100% fermented cocoa beans from Southeast Sulawesi, which presented higher values of Tpeak and Tend. Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis showed a distribution of solid and dense particles with crystal interaction with chocolate structures. Resumo O cacau da Indonésia é mais barato e geralmente considerado de segunda qualidade. No entanto, a indústria do chocolate não está bem desenvolvida em razão do consumo interno significativamente baixo. Para lidar com essas questões, a inovação de produtos por meio da melhoria de processos técnicos é necessária para estimular a indústria de chocolate na Indonésia. O objetivo desta pesquisa foi investigar o efeito da origem da amêndoa do grão de cacau e do tempo de conchagem nas propriedades físico-químicas (teor de umidade, textura, cor e gordura total, entalpia de fusão) e na microestrutura do chocolate. O experimento foi conduzido usando um delineamento de blocos inteiramente casualizados com planejamento fatorial, consistindo em dois fatores: origem do grão de cacau (100% de grãos fermentados de cacau de Jember, 100% de grãos fermentados de cacau do sudeste de Sulawesi, 50% de grãos fermentados de cacau de Jember + 50% de grãos não fermentados de cacau do sudeste de Sulawesi e 50% de grãos fermentados de cacau do sudeste de Sulawesi + 50% de grãos não fermentados de cacau do sudeste de Sulawesi) e tempo de conchagem (4, 6 e 8 horas). Os resultados mostraram que a origem do grão de cacau afetou significativamente a dureza, a gomosidade e a cor, incluindo o nível de vermelhidão e amarelecimento, enquanto o tempo de conchagem afetou o teor de umidade, dureza, coesividade, elasticidade e gordura total. Os resultados de Calorimetria de Varredura Diferencial (DSC) mostraram que o chocolate com 100% de grãos fermentados de cacau de Jember tem valor de Tonset, ΔHmelt e a área superiores ao chocolate com 100% de grãos fermentados de cacau de sudeste de Sulawesi, enquanto o chocolate com 100% de grãos fermentados de cacau do sudeste de Sulawesi apresentou valores maiores de Tpeak and Tend. A Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) indicou uma distribuição de partículas sólidas e densas com interação cristalina com estruturas de chocolate.

Orientador: Rezende Gomes dos Santos Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O objetivo deste trabalho é analisar a possibilidade de substituição do tratamento térmico de têmpera e revenimento pelo tratamento térmico de austêmpera, seguido ou não de conformação plástica a frio, na fabricação de barras laminadas do aço SAE 4140H. A temperatura de austenitização, para ambos os tratamentos, foi de 850ºC, com tempo de encharque de uma hora e quarenta e cinco minutos. Foram utilizados, para o tratamento térmico de austêmpera, temperaturas de 420; 360 e 340ºC, com tempo de encharque de uma hora, com o objetivo de se obter transformação de fase completa da austenita em bainita. Para a etapa de revenimento, das amostras inicialmente temperadas, foram utilizadas as mesmas temperaturas da austêmpera. Foram estudados aspectos microestruturais por meio de análise micrográfica (microscopia óptica) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades mecânicas foram analisadas por meio de ensaios de dureza, tração e impacto sendo, também, estudado o micromecanismo de fratura dos corpos-de-prova de impacto. Foi realizada uma análise comparativa dos resultados obtidos visando estabelecer os procedimentos que levam a um melhor conjunto de propriedades para determinadas aplicações Abstract: The purpose of this work is to analyse the possibility of substitution of the heat treatment of quench followed by tempering by the austempering, followed or not by cold forming, to produce rolled bars of SAE 4140H. The temperature of austenitizing, for both treatments, was 850ºC, with soaking time of one hour and forty-five minutes. For the heat treatment of austempering, temperatures of 420, 360 and 340ºC have been used, with the soaking time of one hour, with the purpose of obtaining the complete phase transformation of the austenite in bainite. For the tempering, the same temperatures of austempering have been used. Microstructure aspects based on micrographic analysis (optic microscopy) and scanning electronic microscopy (SEM) have been studied. The mechanical properties have been analysed based on tests of hardness, tension and impact and the fracture micromechanism of the impact test specimen was also studied. A comparative analysis of the obtained results was done in order to establish the proceedings that lead to a better group of properties for determined applications Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica

Tese (Doutorado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil, Faculdade de Tecnologia, 2021. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Esse trabalho trata da investigação do efeito do Polímero Superabsorvente (SAP) e da Nanosílica (NS) na microestrutura de pastas de cimento Portland de alta resistência. O intuito da adição do SAP é controlar a retração autógena e da NS é de compensar perdas nas propriedades mecânicas, provenientes da adição do polímero. O trabalho foi desenvolvido em 12 pastas sendo uma de referência, duas com adição de SAP (0,15% e 0,30%), três com adição de NS (0,5%, 1% e 2%) e 6 pastas híbridas combinando esses teores dessas adições. A metodologia empregada para a investigação da microestrutura foi: calorimetria por condução isotérmica, termogravimentria (TG), ressonância magnética de alto campo (RMN-MAS 29Si), porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM), ressonância magnética de baixo campo (RMN 1H) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A determinação da retração autógena foi realizada usando a metodologia dos tubos corrugados seguindo a ASTM C1698-09 (2014) determinada desde o tempo zero até a idade de 14 dias. Todas as pastas apresentaram mesmo a/c total (0,35) e espalhamento fixo (100mm±10mm), sendo variado o teor de aditivo superplastificante. Observou-se que a adição de SAP em compostos cimentícios, quando não adicionada água extra de cura interna, além de proporcionar a mitigação da retração autógena, é capaz de alterar a formação da microestrutura da matriz, aumentando o consumo de CH, aumentando o grau de polimerização do C-S-H e promovendo o refinamento da rede porosa. A adição de NS também exerceu influência positiva na formação da microestrutura, porém o prejuízo na trabalhabilidade e grande demanda de aditivo superplastificante geram dúvidas quanto a utilização dessa adição sem procedimentos que garantam a dispersão eficaz na mistura. This work deals with the investigation of the effect of SAP and NS on the microstructure of high strength Portland cement pastes. The purpose of adding SAP is to control autogenous shrinkage and NS is to compensate for losses in mechanical properties, resulting from the addition of the polymer. The work was developed in 12 pastes, one of which is a reference, two with the addition of SAP (0.15% and 0.30%), three with the addition of NS (0.5%, 1% and 2%) and 6 hybrid pastes combining these contents of these additions. The methodology used for the investigation of the microstructure were: isothermal calorimetry , Thermogravimetric analysis (TG), High-resolution solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR-MAS 29Si), mercury intrusion porosimetry (PIM), Proton nuclear magnetic resonance relaxometry (1H NMR) and scanning electron microscopy (SEM). The determination of autogenous shrinkage was performed using the corrugated tube methodology (ASTM C1698-09, 2014) which is the only standardized method and was determined from time zero to the age of 14 days. All pastes have same total w/c ratio (0,35) and fixed spreading, with a varying superplasticizer additive content. The results show that the addition of SAP in cementitious compounds, when extra water of internal cure is not added, besides providing the mitigation of the autogenous shrinkage, is able to alter the formation of the matrix microstructure, increasing the CH consumption, increasing the polymerization process and promoting the refinement of the matrix. The addition of NS also had a positive influence on the formation of the microstructure, however the impairment in workability and high demand for superplasticizer additive raise doubts as to the use of this addition without procedures that guarantee effective dispersion in the mixture.

Submitted by Mariana Correa Rossi (mariana.rossi@unesp.br) on 2021-04-29T12:52:18Z No. of bitstreams: 1 TESE_MARIANA CORREA ROSSI_2021.pdf: 5244248 bytes, checksum: bafd6bb8b9be0bc29962ced3eb441ec6 (MD5) Approved for entry into archive by ROSANGELA APARECIDA LOBO null (rosangelalobo@btu.unesp.br) on 2021-05-07T19:21:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rossi_mc_dr_bot_par.pdf: 801010 bytes, checksum: 9fd934bdd1e60ec7380c81867c745de6 (MD5) Made available in DSpace on 2021-05-07T19:21:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rossi_mc_dr_bot_par.pdf: 801010 bytes, checksum: 9fd934bdd1e60ec7380c81867c745de6 (MD5) Previous issue date: 2021-03-01 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) A maioria dos materiais metálicos comercializados apresentam determinadas inconveniências, como toxicidade e módulo elástico distante com a do tecido ósseo. Estas características promovem diminuição da longevidade destes dispositivos quando implantados e podem levar a distúrbios respiratórios e neurológicos dependendo dos componentes presentes. Dessa maneira, materiais que utilizem elementos como Nb (estabilizador β) e Sn (elemento neutro), em ligas de titânio são estudados a fim de se conseguir características mais adequadas, pelo aumento da fase β e diminuição do módulo elástico. O objetivo foi a obtenção da liga de Ti-34Nb-6Sn, pela metalurgia do pó, e suas caracterizações físicas, químicas, mecânicas e biológicas. No processo foi adicionado um espaçador, Mg, a fim de conferir porosidade à liga. Foram realizadas sinterizações a 700ºC, 800ºC e 900ºC. A caracterização física foi feita por difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise composicional semi-quantitativa por energia dispersiva de raios X (EDX) e análise da molhabilidade por medidas dinâmicas de ângulo de contato. As características mecânicas como o módulo elástico, resistência a compressão e dureza de Vickers foram estudadas. A susceptibilidade à corrosão foi estudada pelo método eletroquímico em solução HANK e Fusayama que simula o fluído corpóreo e saliva. Nos ensaios biológicos, foram utilizadas as células tronco mesenquimais derivadas da medula óssea (MOCTMs) de eqüinos. Foram realizadas análises de citotoxicidade com os corpos de prova, bem como as análises do potencial de migração e diferenciação celular. Na presença de Nb e Sn, o material se torna mais rico em fase β à medida que se aumenta a temperatura de sinterização. Com o Mg, observou-se maior resistência a transformação alotrópica α→β, obtendo-se materiais com menor teor em fase β que aquele sem Mg. A porosidade foi maior para os materiais com Mg, assim como a molhabilidade superficial. O módulo elástico e a dureza foram menores para os materiais com Mg e quanto menor a temperatura de sinterização, mais próximos são do tecido ósseo. Já a resistência mecânica foi maior para a liga sem Mg. A liga sinterizada com Mg à 800ºC se mostrou mais resistente a corrosão comparada com a liga sem Mg. Ambos os materiais apresentaram boa biocompatibilidade, quando em contato com as MOCTMs, com capacidade de adesão na superfície e no interior dos poros. Além disso, as MOCTMs apresentaram processo de diferenciação osteogênica acentuada quando alimentada com o meio condicionado com a liga, possivelmente pela liberação de Mg no meio de cultivo. Após 24 horas, pelo ensaio de migração celular, as células que tiveram contato com a liga com Mg apresentaram um processo direcional significativo de migração comparado com o grupo controle. Most of the commercialized metallic materials have certain inconveniences, such as toxicity and discrepant elastic modulus compared to bone tissue. These characteristics promote a decrease in the longevity of them when implanted and can lead to respiratory and neurological disorders depending on the components present. In this way, materials that use elements such as Nb (stabilizer β) and Sn (neutral element), in titanium alloys are studied in order to achieve more appropriate characteristics, by increasing the β phase and decreasing the elastic modulus. The objective was to obtain the Ti-34Nb-6Sn alloy, by powder metallurgy, and its physical, chemical, mechanical and biological characterizations. In the process, a spacer, Mg, was added in order to impart porosity to the alloy. Sintering was carried out at 700ºC, 800ºC and 900ºC. The physical characterization was made by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), semi-quantitative compositional analysis by X-ray dispersive energy (EDS) and analysis of wettability by dynamic contact angle measurements. The mechanical characteristics such as the elastic modulus, compressive strength and Vickers hardness were studied. The corrosion susceptibility was studied by the electrochemical method in HANK and Fusayama solution that simulates the body fluid and saliva. In biological assays, bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMMSCs) from horses were used. Cytotoxicity analyzes were performed with the specimens, as well as analyzes of the potential for cell migration and differentiation. In the presence of Nb and Sn, the material becomes richer in the β phase as the sintering temperature increases. With Mg, greater resistance to α → β allotropic transformation was observed, obtaining materials with lower β phase content than that without Mg. The porosity was higher for the materials with Mg, as well as the surface wettability. The elastic modulus and hardness were lower for the materials with Mg and the lower the sintering temperature and closer to bone tissue. The mechanical strength was higher for the alloy without Mg. The alloy sintered with Mg at 800ºC was more resistant to corrosion compared to the alloy without Mg. Both materials showed good biocompatibility when in contact with BMMSCs, with the ability to adhere to the surface and inside the pores. In addition, BMMSCs showed a marked osteogenic differentiation process when fed with the conditioned medium with the alloy, possibly due to the release of Mg in the culture medium. After 24 hours, through the cell migration test, cells that had contact with the alloy with Mg showed a significant directional migration process compared to the control group. FAPESP: 2017/13876-2

The alloys of the Al-Sn system are used in machine elements, such as plain bearings, which are subject to mechanical stress, allowing the final product low wear. The 1% Sn composition will enable the distribution of Sn particles in the Aluminum matrix and act as a solid lubricant. It becomes necessary to reinforce the matrix rich in Al, therefore, we seek to add third elements, Mg and Zn, which can improve the mechanical behavior. In the literature, studies on thermal parameters and morphology are scarce for the alloys of the ternary Al-Sn- (Mg-Zn) systems, under transient conditions of heat extraction. Microstructural analysis provides complementary information for the analysis of manufacturing processes and affects the properties of materials and their applicability. This study aims to contribute to the understanding of changes in the Al Sn alloy caused by the addition of the composition, 2% Mg and 2% Zn, in the microstructural evolution. The studied alloys Al-1% Sn-2% Mg and Al-1% Sn-2% Zn were subjected to the vertical descending unidirectional solidification process, under transient heat flow regime. Experimental approaches were developed to determine quantitatively the effects of the alloying elements on the thermal solidification variables, such as liquid isotherm velocity (VL) and cooling rate (TR), taking as reference the distance from the cooling camera/metal interface for each position allocated to the thermocouples along the solidified metal ingots. And experimental correlations are proposed between microstructural parameters - interphase spacing (λG), particle diameter (DG), secondary dendritic spacing (λ2) and thermal variables. The results obtained, for the morphology of the alloys in the present study, are characterized by a dendritic microstructure and particles in the form of dispersed globules in the aluminum matrix. The composition of 2% Zn shows lower values of the microstructural parameters (DG, λG, and λ2) for positions closest to the refrigerated base, increasing progressively as the cooling camera / metal interface moves away when compared to the 2% Mg composition. For higher values of VL and TR resulted in structures with particles of smaller diameter and with smaller interphasic and secondary spacing. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES As ligas do sistema Al-Sn são utilizadas em elementos de máquinas, como mancais de deslizamento, sujeitos a esforços mecânicos, possibilitando ao produto final um baixo desgaste. A composição 1%Sn irá possibilitar uma distribuição das partículas de Sn na matriz de Alumínio e atuar como lubrificante sólido. Torna-se necessidade reforçar a matriz rica em Al, para tanto, busca-se adicionar terceiros elementos, Mg e Zn, que possa melhorar o comportamento mecânico. Na literatura, estudos sobre os parâmetros térmicos e morfologia são escassos para as ligas dos sistemas ternários Al-Sn-(Mg-Zn), em condições transitórias de extração de calor. A análise microestrutural fornece informações complementares para a análise de processos de fabricação e afeta as propriedades dos materiais e sua aplicabilidade. Este estudo possui como objetivo contribuir no entendimento das modificações na liga Al-Sn causadas pela adição da composição, 2%Mg e 2%Zn, na evolução microestrutural. As ligas estudadas Al-1%Sn-2%Mg e Al-1%Sn-2%Zn foram submetidas ao processo de solidificação unidirecional vertical descendente, sob regime transitório de fluxo de calor.Foram desenvolvidas abordagens experimentais para determinar de forma quantitativa os efeitos dos elementos de liga sobre as variáveis térmicas de solidificação, tais como velocidade da isoterma líquidus (VL) e taxa de resfriamento (TR), tomando como referência a distância da interface câmera de refrigeração/metal para cada posição alocada aos termopares ao longo dos lingotes metálicos solidificados. Propostas correlações experimentais entre os parâmetros microestruturais - espaçamentos interfásicos (λG), diâmetro das partículas (DG), espaçamento dendrítico secundário (λ2) e as variáveis térmicas. Os resultados obtidos, para a morfologia das ligas do presente estudo, caracterizam por uma microestrutura dendrítica e partículas na forma de glóbulos dispersas na matriz de alumínio. Notam-se para a composição 2%Zn menores valores dos parâmetros microestruturais (DG, λG, e λ2) para as posições mais próximas à base refrigerada, aumentando de forma progressiva à medida que ocorre o afastamento da interface câmera de refrigeração/metal quando comparada com a composição 2%Mg. Pois, para maiores valores de VL e TR resultaram em estruturas com partículas de menor diâmetro e com menores espaçamentos interfásicos e secundários.

With the development of new multicomponent alloys aimed at improving mechanical properties, the use of recycled aluminum to produce new alloys is becoming a new alternative for the industrial market, in addition to contributing to the reuse of these materials have low cost. Furthermore, to improve the mechanical properties it is necessary to understand the microstructural behavior of the alloys. In view of this, this work aimed to understand the effects of the addition of Si and of a quasicrystalline material (Al 25,5Cu-12Fe) in the microstructural variation of recycled aluminum, as well as its effects on the liquidus isotherm velocity (VL) and the cooling rate (TR) solidified under pressure. Recycled aluminum alloys (Alrec) with the addition of 5%Si and 5%Quasicrystal were produced in a cylindrical mold under 100Mpa pressure with a pressing time of 10 seconds. It was observed that the addition of the elements (Si and Quasicrystal) promoted an increase in the values of the thermal parameters (VL, TR) compared to the recycled Al alloy, i.e., addition of the elements facilitated heat extraction, providing a faster solidification. Differences in the microstructures of the alloys were identified: the recycled Al alloy showed a cellular morphology, however for Alrec-5%Si e Alrec 5%Quasicrystal alloys the microstructure was predominantly dendritic throughout the ingot. Microstructural spacings (λc and λ2) were also observed to decrease with increasing liquidus isotherm displacement velocity and cooling rate. Moreover, in Alrec 5%Quasicrystal alloy it was noted the presence of intermetallics in the central region of the ingot, for being a multicomponent alloy, the formation of intermetallics is directly related to the thermodynamic conditions to the solute interdiffusion, in the initial instants of solidification. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Com o desenvolvimento de novas ligas multicomponentes visando melhorias nas propriedades mecânicas, o uso de alumínio reciclado para produzir novas ligas vai se tornando uma nova alternativa para o mercado industrial, além de contribuir para o reaproveitamento desses materiais apresentam baixo custo. Além disso, para o melhoramento das propriedades mecânicas se faz necessário entender o comportamento microestrutural das ligas. Diante disto, este trabalho buscou compreender os efeitos da adição do Si e de um material quasicristalino (Al-25,5Cu-12Fe) na variação microestrutural do alumínio reciclado, bem como seus efeitos na velocidade da isoterma liquidus (VL) e na taxa de resfriamento (TR) solidificado sob pressão. Foram produzidas ligas de Alumínio reciclado (AlRec) com a adição de 5% Si e 5%Quasicristal, em molde cilíndrico sob pressão de 100Mpa com tempo de prensagem de 10 segundos. Observou se que a adição dos elementos (Si e Quasicristal) promoveu um aumento nos valores dos parâmetros térmicos (VL, TR) comparado com a liga de Al reciclado, ou seja, adição dos elementos facilitou a extração de calor, proporcionado uma solidificação mais rápida. Identificaram-se diferenças das microestruturas das ligas: a liga de Al reciclado apresentou uma morfologia celular, entretanto para as ligas Alrec-5%Si e Alrec 5%Quasicristal a microestrutura predominantemente foi a dendrítica ao longo de todo lingote. Observou-se também os espaçamentos microestrututais (λc e λ2) diminuem com o aumento da velocidade de deslocamento da isoterma liquidus e da taxa de resfriamento. Além disso, na liga Alrec-5%Quasicristal notou-se a presença de intermetálicos na região central do lingote, por ser uma liga multicomponentes, a formação de intermetálicos está diretamente relacionado com as condições termodinâmicas à interdifusão de soluto, nos instantes iniciais da solidificação.

FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais A mineração de ferro, apesar de promover um impacto positivo na economia, está associada a uma relevante questão ambiental, devido às extensas áreas alteradas e ao grande volume de resíduos gerados no processo de extração e beneficiamento. Com o crescimento da atividade mineradora, cada vez mais, as barragens têm aumentado de tamanho, o que dificulta seu gerenciamento e pode levar ao seu colapso. Portanto, o aproveitamento do rejeito de minério de ferro (RMF) contribui para redução dos impactos ambientais, além de agregar valor a outro produto. Em razão da sua granulometria e composição química, os RMF’s são materiais potenciais para o uso como matéria-prima em produtos destinados à construção civil, por exemplo em materiais cimentícios. Entretanto, a depender do processo de beneficiamento e das características da jazida explorada, os resíduos gerados possuem diferentes propriedades físico-químicas e mineralógicas. Por isso, quando é introduzido em algum material, sua heterogeneidade pode levar a diferentes resultados no desempenho mecânico e de durabilidade do compósito final. À vista disso, este trabalho tem como objetivo avaliar se a heterogeneidade de RMF’s influencia as propriedades de microconcretos, quando os rejeitos são aplicados como adição. Para isso, foram coletados quatro rejeitos de minério de ferro de origens distintas, que foram adicionados a microconcretos no teor de 40% em relação a massa de cimento. Os rejeitos foram caracterizados quanto a composição química e características físicas e mineralógicas para a verificação da heterogeneidade. Em seguida, foram moldados corpos de prova de microconcreto para avaliação das propriedades mecânicas, indicadores de durabilidade e propriedades microestruturais. De forma geral, as partículas de RMF atuaram preenchendo os poros, promovendo uma manutenção ou melhoria das propriedades. Os resultados indicaram uma tendência de melhoria de resistência mecânica, aumento de rigidez e redução de porosidade. Com isso, há indicativos de melhoria de durabilidade, como redução da carbonatação. A dureza e módulo de indentação da matriz cimentícia tendem a ser aumentados com a introdução do RMF. Contudo, a influência de cada RMF nos microconcretos foi variável para algumas propriedades, indicando que a heterogeneidade desse resíduo deve ser um fator considerado para diferentes aplicações do material. Esta pesquisa colabora com a ampliação dos conhecimentos a respeito da microestrutura de compósitos contendo adição de RMF. Além disso, reitera a importância da utilização de subprodutos industriais na construção civil como solução para os impactos ambientais associados aos resíduos. Iron mining, despite having a positive impact on the economy, is associated with a relevant environmental issue, due to the extensive altered areas and the large volume of waste generated in the extraction and processing process. With the growth of mining activity, increasingly, dams have become bigger, which makes their management difficult and can lead to their collapse. Therefore, the use of iron ore tailings (IOT) contributes to the reduction of environmental impacts, in addition to adding value to another product. Due to their granulometry and chemical composition, IOT’s has potential for use as a raw material in products intended for civil construction, for example in cementitious materials. However, different exploited deposit and ore beneficiation process can generate waste with different physical-chemical and mineralogical properties. Therefore, when it is introduced in some material, its heterogeneity can lead to different results in the final composite mechanical and durability performance. In view of this, this work aims to assess whether the heterogeneity of IOT’s influences the properties of microconcretes, when the tailings are applied as an addition. Four iron ore tailings from different mines were collected and added to microconcrete in a 40% contente, in relation to the cement mass. The tailings were characterized in terms of chemical composition and physical and mineralogical characteristics to verify heterogeneity. Then, microconcrete specimens were molded to evaluate the mechanical and microstructural properties and durability indicators. In general, the IOT particles acted by filling the pores, promoting maintenance or improvement of properties. The results indicated a tendency to improve mechanical strength, increase stiffness and reduce porosity. Thus, there are indications of improved durability, such as reduced carbonation. The hardness and indentation module of the cementitious matrix tend to be increased with the introduction of IOT. However, the influence of each RMF on the microconcrete was variable for some properties, indicating that the heterogeneity of this residue must be a factor considered for different applications of the material. This research collaborates with the expansion of knowledge regarding the microstructure of composites containing addition of IOT. In addition, it reiterates the importance of using industrial by-products in civil construction as a solution to the environmental impacts associated with waste.

O presente trabalho tem por objetivo investigar a formação de revestimentos usando dupla alimentação de arames tubulares e o papel da microestrutura frente aos mecanismos de desgaste abrasivo. Este estudo apresenta um método original, Flux-Cored-Double-Wire GTAW (FCDWGTAW), onde arames de diferentes composições foram usados simultaneamente para obter microestruturas diversas. O estudo foi dividido pelas etapas de fabricação do cordão e desempenho das microestruturas obtidas. Para isso, uma matriz de Projeto Composto Central (CCD) de cinco fatores e cinco níveis foi usada para conduzir experimentos com GTAW, sendo: corrente de deposição, velocidade de deslocamento, distância de afastamento, ângulo da tocha e frequência de pulso de alimentação do arame. Como resultado da etapa de fabricação, modelos para determinar a geometria e diluição foram obtidos, e a importância que a corrente e velocidade de deslocamento tem sobre os efeitos no cordão. Na etapa de desempenho, seis revestimentos foram depositados em substrato de aço AISI1020 pela combinação entre os arames tubulares: Fe-Cr-C, Fe-Cr-C-Nb, Fe-Cr-C-Mo-Nb, Fe-Cr-C-Mo-Ti. O resultado da combinação destes arames foi uma microestrutura hipoeutética com carbonetos de nióbio e titânio, com dureza média de 650 HV0,3 e microestruturas hipereutéticas formada por diferentes teores de nióbio, com variação de microdureza de 820 a 1020 HV0,3. O desempenho destas microestruturas foi verificado em ensaios de abrasão em escala macroscópica (riscamento linear) e escala microscópica (microabrasão). Nos ensaios de riscamento foi utilizado carga progressiva entre 20 e 180 N em um penetrador de diamante com geometria HRC para verificar os mecanismos e a largura do desgaste. O coeficiente de atrito e imagens da seção transversal confirmaram que a microestrutura hipoeutética apresentou maior deformação que as hipereutéticas. O caminho livre médio de carbonetos não aumentou a resistência à abrasão em escala macroscópica, mas a microdureza do revestimento foi determinante para minimizar a largura de desgaste causada pelo penetrador. Para a realização dos ensaios de microabrasão foram empregados os abrasivos SiO2 e Al2O3 na fração de 2% diluídos com água destilada, usando condições para reproduzir o mecanismo de riscamento com o método de ensaio “esfera livre” e carga normal de 0,8 N. Os resultados de desgaste confirmam o movimento de deslizamento das partículas em todas as amostras ensaiadas com alumina e sílica, exceto para a microestrutura hipoeutética desgastada com sílica. O coeficiente de desgaste resultante dos ensaios com alumina foi maior que os resultados obtidos com o abrasivo sílica. A resistência ao desgaste foi determinada principalmente pelo caminho livre médio e pela fração de carbonetos do tipo MC e não pela dureza da matriz. Como conclusão, a resistência ao riscamento linear para microestruturas compostas de segunda fase dura depende do grau de deformação imposto pelo agente abrasivo. No caso dos ensaios em escala microscópica, a resistência ao desgaste foi afetada principalmente pela dureza do revestimento e passou a depender da dureza e da fração da segunda fase dura, quando devidamente suportada pela matriz. The present work investigates the formation of coatings using double feeding of tubular wires and the role of the microstructure against the mechanisms of abrasive wear. This study presents an original method, Flux-Cored-Double-Wire GTAW (FCDW-GTAW), where wires of different compositions were used simultaneously to obtain different microstructures. The study was divided by the steps of manufacturing the bead and the performance of the obtained microstructures. For this, a matrix of Central Composite Design (CCD) of five factors and five levels was used to conduct experiments with GTAW: welding current, welding speed, standoff distance, torch angle, and feed pulse frequency wire. As a result of the manufacturing step, models to determine the geometry and dilution were obtained. The importance of the welding current and speed have on the effects on the weld bead. Six coatings were deposited on AISI1020 steel substrate in the performance step by combining the Fe-Cr-C, Fe-Cr-Cnb, Fe-Cr-C-Mo-Nb and Fe-Cr-C-Mo-Ti tubular wires. The result of the combination of these wires was a hypoeutectic microstructure with niobium and titanium carbides, with an average hardness of 650 HV0,3 and hypereutectic microstructures formed by different levels of niobium, with a microhardness variation from 820 to 1020 HV0,3. These microstructures’ performance was verified in abrasion tests on a macroscopic scale (linear scratching) and microscopic scale (microabrasion). In the scratch tests, a progressive load between 20 and 180 N was used in an HRC geometry penetrator to check the wear mechanisms and width. The coefficient of friction and cross-sectional images confirmed that the hypoeutectic microstructure showed more significant deformation than the hypereutectic ones. The average free path of carbide did not increase the abrasion resistance on a macroscopic scale. However, the hardness of the coating was decisive to minimize the wear width caused by the penetrator. In order to carry out the microabrasion tests, SiO2 and Al2O3 abrasives were used in the fraction of 2% diluted with distilled water, using conditions to reproduce the scratching mechanism with the “free sphere” test method and the normal load of 0.8 N. The wear results confirm the scratching mechanism in all samples tested with alumina and silica, except for the hypoeutectic microstructure worn with silica. The wear coefficient resulting from the alumina tests was higher than the results obtained with the abrasive silica. Wear resistance was determined mainly by the mean free path and by the fraction of MC type carbides and not by the matrix hardness. In conclusion, the resistance to linear scratching for microstructures composed of hard second phase depends on the degree of deformation imposed by the abrasive agent. In the case of tests on a microscopic scale, wear resistance was mainly affected by the coating’s hardness and started to depend on the hardness and fraction of the second hard phase when adequately supported by the matrix.

O objetivo do presente trabalho ? avaliar a usinabilidade, no processo de torneamento, de ligas tern?rias fundidas de alum?nio-sil?cio-magn?sio (Al-Si-Mg), com 0,6%de Mg e varia??es de Si de 3%, 7% e 12% (em massa), bem como ap?s tratamentos t?rmicos de solubiliza??o e envelhecimento artificial (T6). Foram elaboradas tr?s ligas, denominadas 336 (Al-3%Si-0,6%Mg), 376 (Al-7%Si-0,6%Mg) e 316 (Al-12%Si-0,6%Mg). Lingotes de cada liga foram obtidos por solidifica??o unidirecional vertical ascendente utilizando um forno vertical tubular, molde met?lico cil?ndrico resfriado na base, instrumentado com termopares. An?lises microestruturais das amostras foram realizadas utilizando t?cnicas de macroscopia, microscopia eletr?nica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). As propriedades mec?nicas foram avaliadas atrav?s de dureza, antes e ap?s tratamentos t?rmicos. Ap?s caracteriza??o, submeteu-se os corpos de prova a ensaios de usinabilidade, medindo a for?a de corte Fc, mantendo par?metros como profundidade de corte, velocidade de corte, geometria e material da ferramenta fixos para todas as ligas. Os resultados obtidos permitiram estabelecer rela??es entre as condi??es de solidifica??o, a forma??o microestrutural e a usinabilidade das ligas investigadas. Com diferentes composi??es qu?micas, notou-se diferentes valores de velocidade de solidifica??o, gradiente t?rmico, e taxa de resfriamento, influenciando no aparecimento de bra?os dendr?ticos secund?rios maiores nas ligas 336 EBF e 376 EBF, menores para a liga 316 EBF e microestruturas diferentes para cada liga. Constatou-se valores de dureza semelhantes para as ligas 336 EBF e 376 EBF, e valores maiores para a liga 316 EBF. Os valores da for?a de corte Fc e dureza foram alterados pelas condi??es de cada material (estado bruto de fus?o e p?s tratamento t?rmico). The main objective of the present work is to analyze the machinability, in the turning process, of as-cast Al-Si-Mg ternary alloys with 0.6% Mg and 3%, 7% and 12% Si contents (wt.%), as well as after heat treatments by solutioning and artificial aging (T6). Three alloys were confectioned, named as 316 (Al-12% Si-0.6Mg), 376 (Al-7% Si-0.6Mg) and 336 (Al-3% Si-0.6Mg). Ingots of each alloy were obtained in an ascending vertical directional solidification apparatus using a base-cooled cylindrical metallic mold instrumented with thermocouples. Samples extracted from the ingots were characterized by metallographic techniques using macroscopy, optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and dispersive energy spectroscopy (EDS). The mechanical properties were evaluated by tensile strength, hardness and microhardness tests, before and after the heat treatments. After characterization, specimens were submitted to machinability tests as a function of cutting force within the turning process, using parameters such as depth of cut, cutting speed, geometry and tool material fixed during all tests. The results obtained allowed to establish relations between the solidification conditions, microstructural formation and the machinability of the investigated alloys. With different chemical compositions, different values of solidification speed, thermal gradient, and cooling rate were observed, influencing the appearance of larger secondary dendritic arms in alloys 336 EBF and 376 EBF but smaller for alloy 316 EBF and different microstructures for each alloy. Similar hardness values were found for alloys 336 EBF and 376 EBF, and higher values for alloy 316 EBF. The values of the cutting force Fc and hardness were altered by the conditions of each material (raw melting state and post heat treatment). Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq Financiadora de Estudos e Projetos

O processo Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) é uma tecnologia de Fabrico Aditivo (FA) que permite produzir peças com desperdício de material reduzido e elevadas taxas de deposição. No entanto, é necessário um conhecimento mais profundo do processo para melhorar a qualidade superficial, propriedades mecânicas e diminuição da ocorrência de defeitos. O principal objetivo desta dissertação foi estudar o efeito da vibração mecânica do banho de fusão, com vista a promover um refinamento da microestrutura e melhorar as propriedades mecânicas em peças produzidas com aço inoxidável ER316L e magnésio AZ61A. Foi desenvolvido um protótipo funcional que permitiu produzir amostras variando a frequência, amplitude e movimento de vibração. Avaliaram-se os efeitos da vibração mecânica na geometria e na microestrutura das amostras. Realizaram-se ensaios de microdureza, condutividade elétrica e termografia. Foi medida a temperatura com termopares e captados vídeos do processo em câmara lenta. Conclui-se que o protótipo desenvolvido permitiu a realização de peças por WAAM com vibração no banho de fusão. Nas amostras de ER316L a nucleação aumentou 47% e o comprimento das dendrites diminuiu 44%. Nas amostras de AZ61A o tamanho de grão diminuiu 59%. Tanto a frequência como a amplitude não afetaram significativamente a altura e largura das paredes, no entanto, as ondulações periódicas tornaram-se 20% menores a 10 Hz de frequência e 2 mm de amplitude. A vibração não foi suficiente para provocar uma diminuição significativa da condutividade elétrica ou da dureza nas amostras. Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) is an Additive Manufacturing (AM) technology that produces parts with reduced material waste and high deposition rate. However, a deeper knowledge of the process is needed to improve surface quality, mechanical properties and decrease defects. The main objective of this dissertation was to study the effect of the mechanical vibration of the melting pool, in order to promote grain refinement and improve the mechanical properties in parts produced with stainless steel ER316L and magnesium AZ61A. A functional prototype was developed that produced the variation in frequency, amplitude and type of vibration. The effects of mechanical vibration on geometry and microstructure are evaluated. Microhardness, electrical conductivity and thermography tests were carried out. The temperature was measured with thermocouples and videos of the process were captured in slow motion. It is concluded that the developed prototype allowed the realization of parts by WAAM with vibration in the melting pool. In ER316L samples, nucleation increased 47% and dendrite length decreased 44%. In the samples of AZ61A the grain size decreased by 59%. Both the frequency and the amplitude did not affect complementing the height and width of the walls, however, as periodic ripples become 20% finer at 10 Hz frequency and 2 mm amplitude. The vibration was not sufficient to cause a decrease in electrical conductivity or hardness in the configurations.

Orientadores: Wislei Riuper Ramos Osório, Ausdinir Danilo Bortolozo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia Resumo: No presente trabalho, apresentam-se etapas experimentais que auxiliam no entendimento do uso da Metalurgia do Pó (MP) como uma rota alternativa de produção de peças para as indústrias automobilística e aeronáutica, avaliando-se as propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Nota-se que a MP permite a fabricação de peças com formatos complexos em larga escala, mantendo a qualidade com preços competitivos, sem desperdício de material e com baixo consumo de energia. Materiais como o alumínio e as suas ligas têm sido investigados devido às suas propriedades, e.g. leveza, formabilidade e a sua razoável resistência mecânica e à corrosão. Neste sentido, foram elaborados corpos de provas contendo somente pós da liga Al-5Cu, pós da liga Al-5Cu + 1% de pós de cobre puro, pós da liga Al-5Cu + 3% de pós de cobre puro e pós da liga Al-5Cu + 5% de pós de cobre puro, sendo tais percentuais usados comumente na indústria. Todos os corpos de prova foram compactados e sinterizados a 540ºC durante uma hora. Posteriormente, foram avaliados os limites de escoamento (LEC) e limites de resistência à compressão (LRC). Observou-se que o acréscimo de cobre faz com que o LRC e o LEC decaiam. Aplicando-se técnicas de espectroscopia por impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica, foi possível analisar o comportamento das amostras frente ao fenômeno de corrosão. Concluiu-se que a amostra que apresenta a melhor resistência à corrosão é aquela com adição de 3% de pós de cobre puro, sendo a pior resposta aquela com o maior percentual de cobre, isto é, com 5% de pós de cobre puro. Por fim, correlacionaram-se os estudos de propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, que permitiram concluir que a amostra com 3% de cobre puro apresenta melhores respostas de propriedades mecânicas e de corrosão. Abstract: The present work contributes with the elucidation of the use of Powder Metallurgy (P/M) as an alternative route for the automotive and aeronautics industries. With this purpose both the mechanical properties and corrosion resistances are evaluated. It is noted that P/M allows the manufacture of the complex parts and considering a large scale production. Also, a final quality associated with competitive prices, without material waste and low energy consumption is attained. Due to their properties, e.g. lightness, formability and their reasonable mechanical and corrosion resistance, materials such as aluminum and its alloys have been investigated. In this sense, specimens containing only Al-5Cu alloy powders, Al-5Cu alloy powders + 1%, + 3% and + 5% pure copper powders are produced. These percentages are commonly used in the industry. All specimens are compacted and sintered at 540 ° C for one hour. Subsequently, the yield strength (YS) and the compressive strength (CS) are evaluated. The effects of copper content on to the CS and the YS are observed. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization techniques are used in order to the corrosion behavior be analyzed. It is found that the best corrosion resistance is that of the sample containing 3% (wt.%) pure copper powders. The worst response is that of the samples with 5% wt.% pure Cu powders. Additionally, the correlation between mechanical properties and corrosion resistance is also proposed and analyzed. The best mechanical properties and corrosion behavior results are those of the sample containing 3% wt. Cu particles. Doutorado Ciência dos Materiais Doutor em Tecnologia CAPES 001

Orientadores: Gisleiva Cristina dos Santos Ferreira, Mathias Strauss Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia Resumo: O setor sucroalcooleiro se configura como um importante gerador de resíduos sólidos, os quais são identificados como biomassa e utilizados na matriz energética desse setor produtivo. Uma das maneiras de processamento da biomassa para produção de energia é através da pirólise, que permite obter o biochar (bio-carvão) como um resíduo final do processo. Estudos vêm mostrando a eficiência do uso do biochar em matrizes cimentícias, mas para tanto é necessário o estudo de suas propriedades cimentantes. O objetivo desse trabalho foi verificar se o biochar, oriundo da pirólise do bagaço de cana-de-açúcar, apresenta atividade pozolânica, bem como estudar suas características físico-químicas e microestruturais em pastas cimentícias. A metodologia experimental envolveu ensaios para a determinação da atividade pozolânica (ABNT NBR 5752:2014 e 12653:2014), análises físico-químicas (calorimetria, FRX, DRX, TG) e determinação da microestrutura (Microtomografia de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV). Os resultados da caracterização da amostra de biochar indicaram que a mesma não apresenta atividade pozolânica, considerando os requisitos das normas citadas. Entretanto, as imagens representativas da pasta cimentícia com esse tipo de biochar indicam uma microestrutura mais densa, quando comparadas às pastas referência (0% biochar). Esse comportamento pode ser justificado pelo refinamento dos poros (efeito fíler), oriundo da deposição e cimentação das partículas do biochar Abstract: The sugar and alcohol sector is an important generator of solid waste, which is identified as biomass and used in the energy matrix of this productive sector. One of the ways of processing biomass for energy production is through pyrolysis, which makes it possible to obtain biochar (bio char) as a final residue of the process. Studies have shown the efficiency of the use of biochar in cementitious matrices, but for that it is necessary to study its cementing properties. The objective of this work was to verify if the biochar, originating from the pyrolysis of sugarcane bagasse, presents pozzolanic activity, as well as to study its physicochemical and microstructural characteristics in cementitious pastes. The experimental methodology involved tests for the determination of pozzolanic activity (ABNT NBR 5752:2014 and 12653:2014), physical-chemical analyzes (calorimetry, XRF, XRD, TG) and microstructure determination (X-Ray Microtomography and Electron Microscopy of Scan - SEM). The results of the characterization of the biochar sample indicated that it does not present pozzolanic activity, considering the requirements of the aforementioned standards. However, representative images of the cementitious paste with this type of biochar indicate a denser microstructure when compared to the reference pastes (0% biochar). This behavior can be explained by the refinement of the pores (filler effect), arising from the deposition and cementation of biochar particles Mestrado Ciência dos Materiais Mestra em Tecnologia CAPES 001

Orientador: Noé Cheung Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A soldagem de peças de ligas à base Al é um grande desafio para a indústria automobilística, já que a alta afinidade com hidrogênio e a tendência à formação de óxido na superfície acabam levando a defeitos na solda. Além disso, os altos valores do coeficiente de expansão térmica e condutividade térmica dessas ligas ocasionam distorção da peça e acúmulo de tensão térmica. Alternativamente, pode-se empregar a brasagem para a união permanente, no qual o metal de adição é inserido entre os metais bases e apenas ele é fundido, sendo que baixa distorção, boa produtividade e capacidade de unir materiais dissimilares são algumas das vantagens da brasagem. No caso da brasagem, a qualidade da junta é fortemente dependente do metal de adição, o qual deve possuir propriedades mecânicas e afinidade metalúrgica compatíveis com os metais bases, boa resistência à corrosão e temperatura liquidus inferior a 610 °C. As ligas comerciais para brasagem de Al são baseadas no sistema Al-Si, porém, são ligas com baixa resistência mecânica. Para melhorar o comportamento mecânico, outros elementos são adicionados, formando intermetálicos. Apesar de aumentar a resistência mecânica, tais intermetálicos podem levar à fragilização do metal de adição e redução da resistência à corrosão. Diante disso, o Zn pode ser um melhor elemento de liga, já que forma solução sólida na matriz de Al, melhorando tanto as propriedades mecânicas quanto a resistência à corrosão, e contribui na redução da temperatura liquidus. Logo, este trabalho visa propor novos metais de adição para a brasagem de ligas de Al, tomando como base o sistema Al-Si-Zn. Seis ligas Al-Si-Zn foram solidificadas sob uma ampla faixa de taxas de resfriamento e velocidades de solidificação, avaliando como tais parâmetros térmicos afetam a microestrutura dessas ligas. Após a identificação e caracterização das fases presentes na microestrutura, ensaios de microdureza Vickers e polarização potenciodinâmica linear foram realizados, permitindo estabelecer as propriedades relevantes. Com a finalidade de comparar, o metal de adição comercial Al-12%Si também foi analisado através do mesmo procedimento experimental adotado para as ligas Al-Si-Zn. Em conclusão, as propriedades do material foram correlacionadas com os parâmetros térmicos de solidificação e a microestrutura, ponderando o potencial das ligas Al-Si-Zn como metal de adição e as melhores condições para obter as propriedades desejadas. Dentre as ligas analisadas, a liga Al-9%Si-15%Zn apresentou os melhores atributos para um metal de adição, se destacando pela temperatura liquidus inferior a 570 °C, curto intervalo de solidificação, microdureza de 105 HV0,5 e boa resistência à corrosão Abstract: Soldering Al alloys components is a huge challenge to the automobile industry because of the high hydrogen affinity and tendency to form oxides on the surface that lead to defects in the joint. Besides, these alloys have a high thermal expansion coefficient and thermal conductivity values which cause distortion of the component and thermal stresses buildup. Alternatively, brazing can be used in the permanent joining of Al components. In brazing, the filler metal is inserted between the base metals, and only the filler is melted, providing some advantages, as low distortion, good productivity, and the ability to join dissimilar materials. The quality of the joint is strongly related to the filler, which must have mechanical properties and metallurgical affinity compatible with the base metals, good corrosion resistance, and liquidus temperature below 610 °C. Commercial fillers to braze Al are based on the Al-Si system, however, these alloys have low mechanical resistance. To improve the mechanical behavior, other alloying elements are added, leading to the formation of intermetallics. Although the mechanical properties increase, such intermetallics can induce to embrittlement of the filler metal and a decrease in corrosion resistance. In this sense, Zn can be a better alloying element due to the improvement of mechanical properties and corrosion resistance through the solid solution, and also contributes to lower the liquidus temperature. Therefore, this work aims to propose new filler metals for the Al alloys brazing, based on the Al-Si-Zn system. Six Al-Si-Zn alloys were solidified under a wide range of cooling and growth rates, evaluating how the solidification thermal parameters affect the microstructure of these alloys. After the identification and characterization of the microstructure, Vickers microhardness and potentiodynamic polarization tests were carried out, allowing to establish the relevant properties. For comparison purposes, the commercial filler metal Al-12%Si was also analyzed using the same experimental procedure adopted for the Al-Si-Zn alloys. Finally, it was possible to correlate the material properties with the solidification thermal parameters and the microstructure, considering the potential of Al-Si-Zn alloys as filler, and the best conditions to obtain the desired properties. Among the analyzed alloys, the Al-9%Si-15%Zn alloy presented the best attributes for a filler metal, standing out for its liquidus temperature below 570 °C, short solidification interval, microhardness of 105 HV0.5 and good corrosion resistance Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica CNPQ 140781/2017-0

Orientadores: José Alexandre Diniz, Francisco das Chagas Marques Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Para a aplicação em células fotovoltaicas baseadas em silício monocristalino (c-Si), esta tese tem como principal objetivo os desenvolvimentos de MATERIAIS – filmes finos de TiO2, Al2O3 e Ta2O3, SiNx, a-Si:H e Al – e de PROCESSOS – deposições por sputtering reativo ou por ECR-CVD, corrosões de silício, úmida, usando solução de NH4OH, ou seca, com sistema de plasma ICP-RIE. Para isto: i) analisou-se a redução da refletância total da superfície do silício (?RTotal), com a respectiva deposição por sputtering reativo ou ECR-CVD dos filmes finos de óxidos (TiO2, Al2O3, Ta2O3) e de nitreto (SiNx), ambos em temperatura ambiente, para uso como camadas antirrefletoras (ARC) e aumento da eficiência da célula; ii) corroeu-se a superfície do c-Si, utilizando uma solução alcalina de NH4OH (CMOS compatível e de baixo custo), obtendo-se estruturas periódicas de canais V-Groove, pirâmides verticais e invertidas. Visando o maior aprisionamento da luz incidente sobre o dispositivo, e consequente aumento de suas eficiências; iii) corroeu-se um substrato de Si para obtenção de microcanais (SiMCs) com 200 µm de profundidade, em um sistema ICP-RIE, com mistura de gases SF6 e Ar. Estes SiMCs serão futuramente utilizados como trocadores de calor na parte inferior das células, possibilitando também o aumento de sua eficiência com a passagem de um líquido refrigerante. Como um tempo muito longo, da ordem de horas, é necessário para a obtenção dos SiMCs com a profundidade desejada, se vê necessário o uso de máscaras físicas (HM) resistentes à remoção pelo plasma. Para isto, elaborou-se padrões de linhas de HM de Al – transferidos por litografia e deposição térmica para a superfície do c-Si – com posteriores tratamentos de nitretação por plasma e/ou recozimento térmico. De modo a melhorar a resistência ao bombardeamento iônico, proveniente do plasma ICP-RIE, durante o processo; iv) por fim, fabricaram-se dois tipos de células fotovoltaicas. A primeira de homojunção, com diferentes formatos de SiMCs nas suas costas e difusão térmica de fósforo como camada emissora. A segunda, de heterojunção, com camada emissora de a-Si:H depositado no ECR-CVD, difundida com Al (Al-Si) com e sem SiO2 como isolamento lateral. Como melhores resultados: i) dos filmes analisados para possível uso como ARC, foram obtidos valores de ?RTotal entre -51,7 % e -58,6 %; ii) com a texturização da superfície do silício, alcançou-se valores de refletância entre -51,6 % e -57,6 %, com alturas ou profundidades das estruturas periódicas variando entre 5,7 µm e 6,9 µm; iii) da mesma forma, para a corrosão dos SiMCs, estabeleceram-se as taxas de corrosão do c-Si de 1,08 µm/min e das HMs de Al entre 17 e 12 nm/min; iv) das células de homojunção fabricadas, obtiveram-se eficiências máximas entre 2,0 % e 7,97 %, após a corrosão dos SiMCs; v) para as de heterojunção, este valor foi de 1,2 % para a primeira série com estrutura c-Si/Al-Si/SiNx, sem o SiO2 como isolação lateral. Enquanto a segunda série, com estrutura c-Si/Al-Si e isolamento lateral de SiO2, obteve uma eficiência máxima de 0,98 % Abstract: For application in photovoltaic cells based on monocrystalline silicon (c-Si), this thesis has as main objective the development of MATERIALS – thin films of TiO2, Al2O3 and Ta2O3, SiNx, a-Si:H and Al – and PROCESSES – depositions by reactive sputtering or by ECR-CVD, silicon etchings, wet, using NH4OH solution, or dry, with ICP-RIE plasma system. For this: i) it was analyzed the reduction of the total reflectance of the silicon surface (?RTotal), with the deposition of thin oxides (TiO2, Al2O3, Ta2O3) and nitride (SiNx) films at room temperature, respectively by reactive sputtering or ECR-CVD, for the increasing of the solar cell efficiency. ii) the etching of the c-Si surface using NH4OH, a low-cost and CMOS compatible alkaline solution, to obtain the periodic structures of V-Groove channels, vertical and inverted pyramids. Aiming to increase trapping of the incident light on the device, and consequent increase in its efficiencies; iii) the etching of the Si substrate to obtain microchannels (SiMCs) with 200 µm depth, in an ICP-RIE system, with a gas mixture of SF6 and Ar. These SiMCs will be used in the future as heat exchangers into the rear side of the solar cells, also making it possible to increase their efficiency with the passage of a coolant liquid. While it is necessary a long time, in order of hours, to obtain the SiMCs with the desired depth, making required the use plasma resistant hardmasks (HM). For this, patterns of Al HM lines were elaborated – transferred by lithography and thermal deposition to the c-Si surface – with subsequent treatments of plasma nitriding and/or thermal annealing. To improve the resistance to ion bombardment from the ICP-RIE plasma during the process; iv) finally, two types of photovoltaic cells were manufactured: the first is a homojunction, with different SiMCs shapes on its rear side and thermal diffusion of phosphorus as the emitting layer. The second is a heterojunction, with a-Si:H emitting layer deposited on the ECR-CVD, Al diffused (Al-Si) with and without SiO2 as lateral isolation. As better results: i) of the analyzed films for possible use as ARC, values ??of ?RTotal between -51.7 % and -58.6 % were obtained; ii) with the texturing of the silicon surface, reflectance values ??between -51.6 % and -57.6 % were reached, with heights or depths of the periodic structures varying between 5.7 µm and 6.9 µm; iii) similarly, for the SiMCs etchings, etching rates of 1.08 µm/min for the c-Si, and between 17 and 12 nm/min Al HMs were established; iv) from the manufactured homojunction cells, maximum efficiencies between 2.0% and 7.97% were obtained after the SiMCs etching; v) for the heterojunctions, this value was 1.2% for the first series with c-Si/Al-Si/SiNx structure, without SiO2 as lateral insulation. While the second series, with c-Si/Al-Si structure and SiO2 side insulation, obtained a maximum efficiency of 0.98% Doutorado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Doutor em Engenharia Elétrica CAPES 88882.329464/2019-01

Orientadores: Amauri Garcia, Noé Cheung Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Como morfologia e escala das fases microestruturais são dependentes das condições de transferência de energia térmica na interface sólido-líquido durante o processo de solidificação, a pré-programação das taxas de resfriamento (?) de ligas metálicas à base de alumínio tem sido utilizada para obter morfologias microestruturais que permitam alcançar diferentes níveis de propriedades de aplicação. A competição entre fatores como crescimento preferencial, difusão de solutos e instabilidades geradas pelos parâmetros térmicos podem induzir a formação de arranjos microestruturais complexos. A influência desses fatores na evolução microestrutural, e consequentemente a possibilidade de se atingir uma transição reversa celular/dendrítica, podem ser investigadas com o uso da técnica de solidificação unidirecional em regime transitório de extração de calor, o que foi feito no presente trabalho para ligas de dois sistemas distintos: ligas binárias Al-Sn e ternárias Al-Mn-Ni. Essas abordagens referem-se às análises dos efeitos da variação do teor de soluto em ligas Al-x%Sn (x = 2,6; 7,5; 9; 10) e da competição entre os efeitos morfológicos induzidos pelos diferentes solutos presentes na liga Al-1%Mn-1%Ni. Estudos prévios mostraram que ligas binárias hipoeutéticas Al-Mn têm microestruturas celulares enquanto as ligas binárias hipoeutéticas Al-Ni apresentam morfologia dendrítica. Para as ligas Al-Sn, mostra-se no presente trabalho que para ? entre 1 e 40oC/s, a morfologia da matriz rica em Al é celular para ligas com teor de Sn ? 7,5% e dendrítica para teores de Sn ? 10%. A transição reversa de células de altas taxas de resfriamento para dendritas foi identificada na liga Al-9%Sn, ou seja, para ? < 3,3oC/s a microestrutura da matriz rica em Al tem morfologia predominantemente dendrítica, enquanto para ? > 6 oC/s apresenta microestrutura celular. Adicionou-se Pb em 1% à liga Al-9%Sn, para avaliar os efeitos da adição de um terceiro elemento, com características similares ao Sn, na transição reversa. Verificou-se que também ocorre uma transição celular/dendrítica reversa para a liga Al-9%Sn-1%Pb, com ocorrência de dendritas para ? < 3,3oC/s e células para ? > 8 oC/s. Para as ligas Al-Sn, o aumento do teor de soluto tende a diminuir a dureza. Entretanto, a microestrutura dendrítica contribuí para aumentá-la, permitindo uma única equação experimental, relacionando dureza Vickers a espaçamentos celulares e dendríticos, para as ligas Al-2,6%Sn e Al-10%Sn. Na liga Al-1%Mn, para a qual mostrou-se que a matriz rica em Al é caracterizada por uma microestrutura 100% celular, a adição de 1%Ni teve um efeito inverso ao esperado. Ao invés de ocorrer estabilização da morfologia dendrítica para taxas de resfriamento superiores, as dendritas mostraram-se estáveis para ? < 1,1oC/s e a morfologia celular estável para ? > 2,3oC/s, também caracterizando uma transição reversa celular/dendrítica. A estabilidade das células de altas taxas de resfriamento, na liga Al-1%Mn-1%Ni, está provavelmente relacionada à estrutura cristalina dos elementos de liga. Propriedades mecânicas das ligas Al-1%Mn com e sem adição de 1%Ni foram avaliadas. A liga com adição de 1%Ni apresentou maiores valores de dureza, limites de escoamento e de resistência à tração, enquanto a liga sem adição de Ni mostrou maior alongamento específico, atribuiu-se este comportamento à morfologia e propriedades mecânicas do intermetálico Al9(Mn,Fe)Ni Abstract: As microstructural morphology and phases scale are dependent on the transfer of thermal energy conditions at the solid-liquid interface during the solidification process, the pre-programming of cooling rates (?) of Al-based alloys has been utilized to obtain microstructural morphologies which allow properties for different applications to be achieved. A competition between factors such as preferential growth, solute diffusion and instabilities generated by the thermal parameters may induce the formation of unexpected microstructural arrangements. The effect of these factors on the alloy microstructural development, and the possibility of achieving a reverse cell-to-dendrite transition, can be investigated by using the directional solidification technique under unsteady state regime. This was done in the present work for alloys from two distinct systems: binary Al-Sn alloys and a ternary Al-Mn-Ni. These approaches refer to the analysis of increasing amount of Sn on the morphology of Al-x%Sn alloys (x = 2,6; 7,5; 9; 10) and the effects on the morphology induced by the competition between the solutes on Al-1%Mn-1%Ni alloys. Previous studies reported that the microstructures of hypoeutectic Al-Mn alloys are mainly cellular, meanwhile for Al-Ni hypoeutectic alloys the microstructural morphology is dendritic. For the Al-Sn alloys, for cooling rates between 1 and 40 oC/s, it is shown that the morphology of the Al-rich matrix is completely cellular for Sn content lower than 7,5% and fully dendritic for Sn content higher than 10%. The reverse transition from high cooling rate cells to dendrites is shown to occur for the Al-9%Sn alloy, i.e., for ? < 3,3oC/s the ?-Al phase morphology is mainly dendritic, whereas for ? > 6 oC/s it has a cellular morphology. A 1%Pb addition was made to the Al-9%Sn alloy, to analyse the effect of a third element, with characteristics similar do Sn, on the reverse. The Al-9%Sn-1%Pb casting also exhibits a reverse cellular/dendritic transition, with dendrite occurring for ? < 3,3oC/s and cells for ? > 8 oC/s. For the Al-Sn alloys, the increase in Sn content lowers the alloy hardness. However, the dendritic morphology enhances the hardness, and the combination of these factors has permitted a single experimental Hall-Petch type relation to be proposed relating Vickers microhardness to cellular and dendritic spacings for both Al-2,6%Sn and Al-10%Sn alloys. The addition of 1%Ni to the Al-1%Mn alloy, in which the Al-rich matrix was shown to have a fully cellular morphology, had an opposite effect than expected. Instead of a stable dendritic morphology for higher cooling rates, the dendrites are stable for ? < 1,1oC/s, while the cellular morphology is stable for ? > 2,3oC/s, also characterizing a reverse cell-to-dendrite transition. The stabilization of cells for high cooling rates seems to be related to the crystalline structure of the alloying elements. Mechanical properties for the Al-1%Mn with and without the addition of 1%Ni were assessed. The alloy with addition of 1%Ni has shown higher values of hardness, yield and ultimate tensile strength, on the other hand, the alloy without Ni addition has shown higher elongation to fracture. This behaviour was associated with Al9(Mn,Fe)Ni intermetallic compound’s morphology and mechanical properties Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica CAPES 88882.535202/2019-01

RESUMO Este artigo apresenta um estudo teórico-experimental com o objetivo de determinar o coeficiente de transferência de calor interfacial, as variáveis térmicas de solidificação, os espaçamentos dendríticos primários e secundários bem como a microdureza Vickers da liga Al-11%Si solidificada direcionalmente, sob condições transientes de fluxo de calor, em um dispositivo de configuração horizontal refrigerado a água. Para o monitoramento dos perfis de temperatura utilizou-se um conjunto de termopares tipo K localizados em diferentes posições a partir da interface metal-molde, considerando a linha central correspondente ao eixo longitudinal do lingote. Uma técnica numérica, que compara perfis térmicos teóricos e experimentais, foi utilizada no cálculo do coeficiente de transferência de calor na interface metal/molde durante a solidificação cuja condição transiente é representada por uma equação analítica na forma de potência. Foram aplicadas técnicas experimentais para o cálculo das variáveis térmicas de solidificação, ou seja, deslocamento da frente de solidificação, velocidade da isoterma liquidus e taxa de resfriamento. Os resultados experimentais e simulados apresentaram uma concordância muito boa e possibilitaram estabelecer correlações analíticas entre tais variáveis térmicas e os espaçamentos dendríticos primários e secundários obtidos, por meio de equações na forma de potência representadas por expoentes característicos. Finalmente, são também apresentadas expressões experimentais capazes de correlacionar os valores dos espaçamentos dendríticos estudados com o comportamento da microdureza Vickers da referida liga.

RESUMO O óxido de grafeno tem sido apontado como um material de reforço para compósitos de cimento. Além de ser um material com boa dispersão em água, ele apresenta elevado módulo de elasticidade, elevada resistência à tração, elevada superfície específica e alta condutividade térmica e elétrica. Visando aprofundar o conhecimento acerca do uso do óxido de grafeno em compósitos de cimento, o presente trabalho apresenta uma ampla revisão bibliográfica sobre os efeitos da adição do óxido de grafeno em compósitos de cimento Portland. A metodologia empregada para a seleção dos artigos acadêmicos foi o ProKnow-C, (Knowledge Development Process – Constructivist), ferramenta de revisão literária que permite a evidenciação do estágio atual do conhecimento acadêmico relacionado ao tema de estudo. Por meio desta metodologia de busca e seleção de artigos, foi possível selecionar, a partir de uma amostra bruta de 1354 artigos, os 47 artigos mais relevantes que apresentam as alterações nas propriedades mecânicas, no comportamento reológico e na microestrutura de compósitos de cimento com adição de óxido de grafeno, bem como técnicas de dispersão utilizadas. Dessa forma, as principais conclusões, as lacunas atuais de pesquisa e as oportunidades de estudo foram sumarizadas, constituindo uma base de referência para orientar trabalhos futuros envolvendo o uso de óxido de grafeno para a preparação de compósitos de cimento. ABSTRACT Graphene oxide has been pointed as a reinforcing material of cement composites. Besides being a material with good dispersion in water, it has a high modulus of elasticity, high tensile strength, high specific surface and high thermal and electrical conductivity. In order to deepen the knowledge about the use of graphene oxide in cement composites, this paper presents a wide bibliographic review on the effects of graphene oxide addition on Portland cement composites. The methodology used for the selection of academic articles was ProKnow-C, (Knowledge Development Process - Constructivist), a literary revision tool that allows the disclosure of the current stage of academic knowledge related to the study topic. By means of this method it was possible to select, from a crude sample of 1354 articles, the 47 most relevant articles that showed the changes in mechanical properties, rheological behavior and microstructure of cement composites with addition of graphene oxide, as well as dispersion techniques used. Thus, the main conclusions, current research gaps and study opportunities were summarized, constituting a reference base to guide future work involving graphene oxide.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicacao de tratamento termico de alivio de tensao (TTAT) e das temperaturas de preaquecimento e de interpasse sobre a microestrutura, presenca de zonas parcialmente diluidas (ZPD), a microdureza e o gradiente de composicao ao longo da interface de depositos da liga AWS E NiCrMo 3 sobre os acos AISI 8630M e AISI 4130 aplicados por dois processos de soldagem (GMAW e PTA-P). Para isto foram executadas camadas sobrepostas de cordoes de solda, utilizando diferentes temperaturas de preaquecimento e de interpasse. Os processos de soldagem utilizados foram os processos MIG e Plasma Po (PTA-P). Em seguida, as interfaces dos depositos foram submetidas as analises de composicao quimica via EDS, as analises metalograficas por via otica e eletronica e a ensaios de microdureza O aumento da temperatura de preaquecimento e de interpasse resultou em maior refino dos graos da zona termicamente afetada dos acos (ZTA) do primeiro passe, em um aumento da microdureza na ZTA, e em uma maior migracao de Fe do substrato para a camada aplicada. Foi verificada uma menor diversidade e frequencia de incidencia de ZPD nos depositos executados pelo processo Plasma Po, enquanto que nos depositos executados com o processo MIG foram encontradas ZPD do tipo descontinua, com diferentes morfologias. A aplicacao do TTAT resultou em reducao significativa nos valores de microdureza em todos os casos. Palavras-chave: Microestrutura, Zona parcialmente diluida, Processo PTA-P, Inconel 625, Amanteigamento.

Orientador: Luísa Andréia Gachet Barbosa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia Resumo: A inserção de materiais alternativos na produção de concretos, têm se mostrado muito eficiente, pois, além de ter um viés sustentável, também melhora em muitos casos, as principais propriedades dos materiais. Dentre esses, a argila expandida vem sendo utilizada na produção de argamassas e concretos, substituindo parcialmente o agregado, diminuindo consideravelmente sua massa específica. Levando em consideração as necessidades do mercado, bem como a adequação a atual norma de desempenho, realizou-se nesta pesquisa experimental a análise das principais propriedades das argamassas nos estados, fresco e endurecido. Para tanto, foram produzidos traços de argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos, em que o agregado miúdo foi parcialmente e gradativamente substituído por argila expandida, em duas granulometrias distintas e com diâmetro máximo de 4.8 milímetros. Tanto os resultados dos ensaios no estado fresco, como no endurecido, atenderam as prescrições da norma. Os traços apresentaram boas características no estado fresco, garantindo a trabalhabilidade da argamassa. E no estado endurecido, as características mecânicas foram próximas aos encontrados em argamassas convencionais, e foram devidamente classificadas pela ABNT NBR 13281:2005. Também foram analisadas as imagens de microscopia das argamassas para melhor entendimento do comportamento da microestrutura. Concluindo, portanto, a viabilidade do uso da argila expandida na argamassa, contribuindo para a preservação de recursos naturais Abstract: The inclusion of alternative materials in the production of concrete has been shown to be very efficient, as, in addition to having a sustainable bias, it also improves, in many cases, the main properties of the materials. Among these, expanded clay has been used in the production of mortar and concrete, partially replacing the aggregate, considerably reducing its specific mass. Taking into account the needs of the market, as well as the adequacy to the current performance standard, this experimental research carried out the analysis of the main properties of mortars in the fresh and hardened states. For this purpose, mortar traces were produced for laying and covering walls and ceilings, in which the fine aggregate was partially and gradually replaced by expanded clay, in two different granulometries and with a maximum diameter of 4.8 millimeters. Both the test results in the fresh and hardened state met the requirements of the standard. The traces showed good characteristics in the fresh state, ensuring the workability of the mortar. And in the hardened state, the mechanical characteristics were close to those found in conventional mortars, and were duly classified by ABNT NBR 13281:2005. Mortar microscopy images were also analyzed to better understand the behavior of the microstructure. Therefore, concluding the feasibility of using expanded clay in mortar, contributing to the preservation of natural resources Mestrado Ciência dos Materiais Mestra em Tecnologia CNPQ 406234/2018-3; 310375/2020-7 FAPESP 2018/14945-0 CAPES 001

Orientadores: Amauri Garcia, Noé Cheung Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Ligas de sistemas monotéticos, por apresentarem boa resistência em condições de desgaste, têm sido consideradas alternativas promissoras na indústria automotiva para fabricação de elementos de máquinas sujeitos à movimento relativo, especialmente as que têm como elemento base o alumínio e com fase minoritária dispersa na matriz na forma de partículas de elementos macios, tais como Bi, Pb, In e Sn. Com a combinação de dois ou mais dos elementos macios na matriz rígida, e considerando a microestrutura resultante, pretende-se conferir melhores respostas em suas propriedades autolubrificantes. Um fator de fundamental importância para a programação de materiais com baixo coeficiente de atrito e baixa atividade eletroquímica, é o bom entendimento das relações existentes entre os parâmetros térmicos que controlam a solidificação e os parâmetros microestruturais resultantes. A presente pesquisa tem o propósito de contribuir com nova parcela de conhecimento científico, investigando o papel dos parâmetros microestruturais, tais como espaçamento globular (?G) e diâmetro de glóbulo (DG), nas resistências ao desgaste e à corrosão das ligas Al-3,2%Bi-1%Pb e Al-3,2%Bi-3%Pb. Para tanto, as ligas foram solidificadas unidirecionalmente de forma ascendente em regime transitório de extração de calor. Esta técnica de solidificação direcional proporciona significativa variação na velocidade de deslocamento da isoterma monotética (Vm) e taxa de resfriamento (TR) ao longo do comprimento do lingote, determinando um espectro microestrutural com ampla variação na escala das fases. A microestrutura de solidificação consiste em partículas em forma de glóbulos, constituídas de chumbo e bismuto, disseminadas em uma matriz rica em alumínio. Amostras de posições ao longo dos lingotes das duas ligas, com diferentes espaçamentos globulares e diâmetros de glóbulos, foram submetidas a ensaios de resistência ao desgaste e resistência à corrosão. Para ambas as ligas, os resultados mostraram que microestruturas mais refinadas apresentam maior resistência ao desgaste e maior resistência à corrosão. Constatou-se que a liga com maior teor de chumbo, Al-3,2%B-3%Pb, é mais resistente ao desgaste e à ataques corrosivos Abstract: Alloys of monotectic systems, due to their good resistance in wear conditions, have been considered as promising alternatives to the automotive industry for the manufacture of machine elements subjected to relative movement, especially those based on aluminum, having minority soft phases, such as Bi, Pb, In and Sn, dispersed in the Al-rich matrix. By combining two or more of the soft elements in the rigid matrix, and considering the resulting microstructure features, it is possible to gain better responses in their self-lubricating properties. A key factor for the preprogramming of materials with low friction coefficient and low electrochemical activity, is the good understanding of the relationships between the solidification thermal parameters and the length scale of a representative microstructural phase. The present research aims to contribute to the scientific knowledge, investigating the role of microstructural parameters, such as the spacing between droplets (?G) and the droplet diameter (DG), on the wear and corrosion resistances of Al-3.2%Bi-1%Pb and Al-3.2%Bi-3%Pb alloys. Therefore, the alloys were unidirectionally solidified upwards under transient heat flow conditions. This solidification technique allows a wide range of displacement velocities (Vm) and cooling rates (TR) of the monotectic front to be achieved along the length of the directionally solidified casting, and consequently a wide spectrum of microstructures and representative length scale to be obtained. The as-solidified microstructure of these alloys consists of droplets of lead and bismuth, disseminated into the Al- rich matrix. Samples extracted from different positions along the length of both alloys castings, with quite different ?G and DG, were subjected to wear and corrosion tests. The results have showed that the finer the microstructures, the greater the wear and corrosion resistances. It is also shown that the alloy having higher lead content, i.e., the Al-3.2%Bi-3% Pb alloy, is more resistant to both wear and corrosive attack Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica

Fruits and vegetable residues (FVR) flour were obtained from the solid residue generated from the whole processing of whole fruits (3) and vegetables (8). The purpose of this study was to analyze the FVR flour carbohydrate profile, and to propose chemical and enzymatic modification structure to use as functional ingredient. The properties such as sorption behavior, total phenolic content and antioxidant activity also were evaluated. Besides, the FVR flour was applied to produce candies. The FVR flour presented only 1-kestose (GF2) as prebiotic oligosaccharides and native condition, conformation changes from an amorphous structure after different pH conditions, that caused lower stability of the FVR flour when it was exposed to variations of aw, only supporting up to aw = 0.6. The GAB was the most suitable model to construct sorption isotherms. The phenolic content of the samples obtained through the enzymatic process was higher than that found in FVR flour, sample 10 (60.29 ± 15.12 mg) and the antioxidant activity values 0.55 ± 0.04g of sample/g DPPH. Phenolic content gum and crystal candies, respectively, is 0,289 ± 0,097 mg GAE.g-1 and 0,228 ± 0,011 mg GAE.g-1. This study shows that it is possible to promote viable and sustainable food processing without waste generation. Fruits and vegetable residues (FVR) flour were obtained from the solid residue generated from the whole processing of whole fruits (3) and vegetables (8). The purpose of this study was to analyze the FVR flour carbohydrate profile, and to propose chemical and enzymatic modification structure to use as functional ingredient. The properties such as sorption behavior, total phenolic content and antioxidant activity also were evaluated. Besides, the FVR flour was applied to produce candies. The FVR flour presented only 1-kestose (GF2) as prebiotic oligosaccharides and native condition, conformation changes from an amorphous structure after different pH conditions, that caused lower stability of the FVR flour when it was exposed to variations of aw, only supporting up to aw = 0.6. The GAB was the most suitable model to construct sorption isotherms. The phenolic content of the samples obtained through the enzymatic process was higher than that found in FVR flour, sample 10 (60.29 ± 15.12 mg) and the antioxidant activity values 0.55 ± 0.04g of sample/g DPPH. Phenolic content gum and crystal candies, respectively, is 0,289 ± 0,097 mg GAE.g-1 and 0,228 ± 0,011 mg GAE.g-1. This study shows that it is possible to promote viable and sustainable food processing without waste generation. A farinha de frutas e resíduos vegetais (FVR) foi obtida a partir do resíduo sólido gerado no processamento total de frutas inteiras (3) e vegetais (8). O objetivo deste estudo foi analisar o perfil de carboidratos da farinha de FVR e propor estruturas de modificação química e enzimática para uso como ingrediente funcional. As propriedades como comportamento de sorção, conteúdo fenólico total e atividade antioxidante também foram avaliadas. Além disso, a farinha FVR foi aplicada na produção de balas. A farinha FVR apresentou apenas 1-kestose (GF2) como oligossacarídeos prebióticos e condição nativa, alteração da conformação de uma estrutura amorfa após diferentes condições de pH, que causou menor estabilidade da farinha FVR quando exposta a variações de aw, suportando apenas até aw = 0,6. O GAB foi o modelo mais adequado para construir isotermas de sorção. O conteúdo fenólico das amostras obtidas pelo processo enzimático foi superior ao encontrado na farinha FVR, amostra 10 (60,29 ± 15,12 mg) e os valores de atividade antioxidante 0,55 ± 0,04g amostra / g DPPH. O conteúdo fenólico da goma e dos doces de cristal, respectivamente, é de 0,289 ± 0,097 mg GAE.g-1 e 0,228 ± 0,011 mg GAE.g-1. Este estudo mostra que é possível promover o processamento viável e sustentável de alimentos sem geração de resíduos.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O roleteamento é uma operação que consiste na deformação plástica de uma superfície pela passagem de esferas, roletes ou pontas arredondadas sob pressão constante contra o material. Esta operação, considerada um tratamento mecânico superficial, surgiu como alternativa ao jateamento com granalha (shot peening) e busca, principalmente, a indução de tensão residual compressiva na superfície com melhora na qualidade superficial. Desde as últimas décadas, esse tratamento tem sido aplicado em diversas áreas da indústria, como aeronáutica e automobilística, mas ainda necessita de análises aprofundadas sobre seus efeitos na vida em fadiga mecânica e na microestrutura dos mais diversos materiais. Neste trabalho, foram avaliadas as influências dos parâmetros de roleteamento pressão, velocidade (tangente à superfície da peça) e avanço sobre a integridade superficial, a vida em fadiga mecânica por flexão rotativa, temperatura de roleteamento, microestrutura e microdureza do aço ABNT 4140 temperado e revenido (39 HRC). Dentre os parâmetros analisados, a pressão de roleteamento (Pr) foi estatisticamente significativa sobre o desvio aritmético médio (Ra), altura máxima do pico (Rp), profundidade máxima do vale (Rv) e a vida em fadiga mecânica. A velocidade de roleteamento (Vr) foi estatisticamente significativa para Ra e Rv. Já o avanço de roleteamento (fr) afetou estatisticamente os parâmetros Ra e Rv. O roleteamento elevou a vida em fadiga mecânica em quase todas as condições testadas, atingindo incremento de mais de 400% quando comparados aos corpos de prova não roleteados. A temperatura durante o roleteamento não atingiu valores considerados relevantes para promover mudança da microestrutura. A microestrutura apresentou uma região com escoamento plástico abaixo da superfície roleteada, sendo que a maior pressão (300 bar) produziu uma fina camada branca na superfície. A difração de elétrons retroespalhados indicou a presença de matriz ferrítica e de tamanho de grão na ordem de 3 μm. A maior pressão de roleteamento também aumentou a microdureza até 45 μm de profundidade. The deep rolling is an operation that consists of the plastic deformation of a surface through the passage of balls, rollers or rounded tips under constant pressure against the material. This operation, considered a mechanical surface treatment, emerged as an alternative to shot peening and seeks, mainly, the induction of compressive residual stress on the surface with improvement in the surface quality. Since the last decades, this treatment has been applied to several areas of industry, but further research is required on the influence of this operation on the fatigue life and microstructure alterations of various materials. In this work, the influence of the deep rolling parameters pressure, speed (tangent to the surface) and feed on the surface integrity, mechanical fatigue life by rotating flexion, rolling temperature, microstructure and microhardness of quenched and tempered AISI 4140 steel (39 HRC) is investigated. The results indicated that deep rolling pressure (Pr) is statistically significant on the arithmetic mean deviation (Ra), maximum peak height (Rp), maximum valley depth (Rv) and mechanical fatigue life. Deep rolling speed (Vr) is statistically significant on Ra and Rv and deep rolling feed (fr) on Ra and Rv. Deep rolling increases the fatigue life under almost all conditions tested, reaching in some condition improvements of more than 400% when compared to the non-rolled workpiece. The temperature during the deep rolling did not reach values considered relevant for changing the workpiece microstructure. The microstructure presents a region with plastic flow below the rolled surface, with the highest pressure (300 bar) producing a thin white layer on the surface. The electron back scattered diffraction indicated the presence of a ferritic matrix and grain size approximately of 3 μm. The highest deep rolling pressure increased microhardness up to 45 μm in depth.

Orientador: Luísa Andréia Gachet Barbosa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia Resumo: Atualmente, uma grande quantidade resíduos sólidos é descartada no meio ambiente. Um desses resíduos é a lama resultante do beneficiamento das rochas de mármore e granito, que tem na indústria da construção civil, seu principal consumidor. Um volume crescente de resíduos provenientes desse beneficiamento é descartado indevidamente comprometendo o meio ambiente, seja pela geração de resíduos não biodegradáveis ou acúmulo de material não degradável. Estudos estão voltados ao reaproveitamento destes materiais, especialmente na construção civil. Frente a isto este trabalho busca dar destinação correta ao resíduo aplicando-o na produção de concretos. O resíduo de beneficiamento de mármore e granito (RBMG) foi adicionado como material fino para produção de concreto autoadensável (CAA), visando melhorar as características físicas, mecânicas e microestruturais. O RBMG foi caracterizado quanto à finura, massa específica, granulometria pelo Método Laser, foi caracterizado também quimicamente por fluorescência de raios-x, e mineralogicamente por difração de raios-x. Além disso, também foi feita uma análise microscópica para observar a morfologia dos grãos de RBMG. Foram produzidos quatro traços, sendo um traço de referência sem adição de resíduo, e outros três com adições de 20%, 40% e 50%. Foram realizados ensaios no estado fresco para controle das propriedades de CAA e no estado endurecido. No estado endurecido, foram realizados os ensaios de resistência, módulo de deformação pelo método estático e dinâmico, análises mineralógicas para verificação da formação dos compostos de hidratação e análise microestrutural por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos se mostraram eficientes, uma vez foi possível utilizar o RBMG como fíler para produção de concretos, e todos atenderam às prescrições da ABNT para concretos autoadensáveis. Este concreto pode ser ainda classificado como concreto de alta resistência ou alto desempenho mesmo ao possuir consumo médio de cimento. Acredita-se que a produção deste concreto além de ter um apelo ambientalmente correto é também uma opção economicamente viável Abstract: Nowadays, a great number of solid waste is disposed into the environment. The sludge resulting from the beneficiation of marble and granite rocks is a common example of these waste materials, which is mainly consumed into the construction industry. An increasing amount of waste from the aforementioned beneficiation is discarded unduly by compromising the environment, either by the generation of non-biodegradable waste or by the accumulation of non-degradable material. Studies are focused on the reuse of these materials, especially in civil construction. Based on this, this work focuses on the destination to the residue by applying it in the production of concretes. The marble and granite beneficiation residue (MGBR) were added as a thin material for the production of a self-compacting concrete (SCC). This in order to improve the physical, mechanical and microstructural characteristics. The fineness, specific mass, granulometry (by the laser method) of the MGBR were characterized. X-ray fluorescence, and x-ray diffraction were also investigated. Additionally, a microscopic analysis to observe the morphology of the MGBR grains was also provided. Four distinctive traits were produced, one of them without addition of residue, and other three traits with 20%, 40% and 50% contents. Both he fresh and hardened states of the proposed SCC were carried out. In the hardened state, the tests of strength, modulus of deformation by the static and dynamic method, mineralogical analyzes were investigated. This in order to the formation of hydration compounds and microstructural analysis by scanning electron microscopy (SEM) be analyzed. It is demonstrated that the MGBR as a filler for concrete production can be considered. Besides, the examined specimens are accordingly to ABNT standard prescriptions for a self-compacting concrete. This concrete can also be classified as a high strength concrete or high performance even when having average cement consumption. It is suggested that the production of this concrete depicts both the environmentally-friendly and economical aspects Mestrado Ciência dos Materiais Mestra em Tecnologia CAPES 37P-4907/2018

Orientadores: Noé Cheung, Juan José de Damborenea González Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Em muitas aplicações práticas, há necessidade de uma combinação in situ de propriedades dos materiais. Alguns sistemas metálicos apresentam reações invariantes como a eutética e a monotética. Na transformação eutética, há o interesse industrial em ligas que produzem uma matriz com uma fase de reforço para uma melhor resistência mecânica, enquanto na transformação monotética, o interesse é o inverso, isto é, uma matriz mais resistente com uma fase dispersa mais macia para aplicações tribológicas. A forma como estas fases se organizam em termos de morfologia e de distribuição na microestrutura durante a solidificação e a sua correlação com características mecânicas, corrosivas e tribológicas através de relações funcionais é fundamental para o processamento do produto. O presente trabalho visa contribuir para o entendimento da influência dos parâmetros microestruturais na resistência à corrosão e molhabilidade de ligas do sistema Bi-Zn para aplicação em soldagem de componentes eletrônicos, e resistências ao desgaste e à corrosão de ligas do sistema Zn-Al-Bi para aplicações tribológicas. Tais ligas são pouco exploradas na literatura no que se refere à solidificação em condições fora do equilíbrio, isto é, condições assemelhadas à produção industrial. A proibição, em muitos países, da incorporação do Pb em produtos, principalmente eletroeletrônicos, em função de seus efeitos adversos à saúde humana e ao meio ambiente intensifica a procura de ligas alternativas. Devido à baixa temperatura de fusão das ligas Bi-Zn, em torno de 255ºC, tornam-se ótimas candidatas para a soldagem de componentes eletrônicos na faixa classificada como de altas temperaturas (230 a 350 ºC), em substituição às tradicionais ligas Sn-Pb. A união soldada além de necessitar uma resistência mecânica adequada para manter os componentes eletrônicos acoplados, requer um bom contato da liga com os substratos. Além disso, a junta soldada deve ser avaliada em termos de corrosão visando a integridade da união em consequência da formação de um par galvânico. Nesse sentido, são realizados, além de ensaios de dureza e molhabilidade da liga solidificada sobre três substratos de interesse na indústria eletro-eletrônica (Invar, cobre e níquel), ensaios de corrosão eletroquímica (polarização potenciodinâmica e par galvânico da liga eutética Bi-Zn com os diversos substratos). Confrontando os resultados dos ensaios realizados nas ligas do sistema Bi-Zn, entre as composições estudadas, a liga eutética Bi-2,7%Zn foi a que apresentou a melhor resistência à corrosão de todas as ligas analisadas e dureza semelhante à liga Bi-5%Zn. Há que se ressaltar que a liga eutética é preferida, já que apresenta menor temperatura de fusão. O ensaio utilizando um goniômetro revelou que a liga eutética também apresenta uma boa molhabilidade com os substratos de Cu e Ni. Também é desenvolvida uma abordagem teórico-experimental para determinar o coeficiente de transferência de calor na interface liga/substrato, correlacionando-o com a molhabilidade. Por sua vez, o ensaio de par galvânico da liga eutética com os substratos de Cu e Ni permitiu perceber que a liga não forma um par galvânico tão ativo, sendo o par formado com o Ni o melhor por obter menor densidade de corrente. A liga eutética é a recomendada para aplicação de soldagem de componentes eletrônicos considerando as análises realizadas neste estudo. Com relação às ligas monotéticas do sistema Zn-Al-Bi, são realizados ensaios de dureza e de resistência ao desgaste a seco. Ensaios eletroquímicos, a saber, polarização potenciodinâmica, voltametria cíclica e par galvânico, são realizados visando estudar o sistema frente à corrosão uma vez que a vida útil depende também do comportamento do metal quando este é exposto a ambientes agressivos. Confrontando os resultados de dureza, desgaste a seco e corrosão, as ligas ternárias obtiveram respostas superiores nessas propriedades analisadas, sendo a liga com teor de 2,3% de Bi a mais indicada entre as três composições estudadas. Em relação a resposta frente a corrosão, todas as composições das ligas ternárias obtiveram taxa de corrosão similares, contudo, no que diz respeito ao desgaste, as ligas com teores mais elevado de bismuto (2,3 e 3% de Bi) apresentaram menor taxa de desgaste. Entretando, posto que o bismuto é um elemento de elevado custo em relação ao zinco e ao alumínio, a liga Zn-8%Al-2,3%Bi seria a mais indicada Abstract: In many practical applications, there is a need for an in- situ combination of material properties. Some metallic systems have invariant reactions such as eutectic and monotectic. In the eutectic transformation, there is the industrial interest in alloys that produce a matrix with a reinforcing phase for a better mechanical resistance, while in the monotectic transformation, the interest is the inverse, that is, a more resistant matrix with a softer dispersed phase for tribological applications. The way these phases are organized in terms of morphology and distribution in the microstructure during solidification and its correlation with mechanical, corrosive and tribological characteristics through functional relations is essential for the product processing. The present work aims to contribute to the understanding of the microstructural parameters influence on corrosion resistance and wettability of Bi-Zn alloys for application in welding of electronic components, and wear and corrosion resistance of alloys Zn-Al-Bi system for tribological applications. Such alloys are scarcely explored in the literature with respect to solidification under transient conditions, ie conditions similar to industrial production. The prohibition, in many countries, of the Pb incorporation in several products, mainly electro-electronic, due to its adverse effects on human health and environment intensifies the demand for alternative alloys. Due to the low melting temperature of the Bi-Zn alloys around 255 °C, they are great candidates as solder alloys for electronic components in the high temperature range (230 to 350 °C), replacing the traditional Sn- Pb. The soldered joint, in addition to the mechanical strength required to keep the electronic components coupled, requires good contact between alloy and substrates. Furthermore, the soldered joint must be evaluated in terms of corrosion aiming the integrity of the joined metals as a consequence of a galvanic couple formation. In this sense, besides hardness test and wettability of the solidified alloy on three substrates of interest in the electro-electronic industry (Invar, copper and nickel), electrochemical corrosion tests (potentiodynamic polarization and galvanic couple of the Bi-Zn eutectic alloy with the various substrates) are performed. Comparing the results of the tests carried out in the alloys of the Bi-Zn system, the bi-2.7% Zn alloy presented the best corrosion resistance among all alloys analyzed and hardness similar to the Bi- 5% Zn. It should be noted that the eutectic alloy is preferred, since it has a lower melting temperature. The analysis using a goniometer revealed that the eutectic alloy also shows good wettability with the Cu and Ni substrates. Comparing the results of the tests carried out in the Bi-Zn system alloys, the Bi-2.7% Zn alloy presented the best corrosion resistance among all alloys analyzed and hardness similar to the Bi-5% Zn. It should be noted that the eutectic alloy is preferred, since it has a lower melting temperature. The test using a goniometer revealed that the eutectic alloy also has a satisfactory wettability with the Cu and Ni substrates. A theoretical-experimental approach is also developed to determine the heat transfer coefficient at the alloy/substrate interface, correlating it with the wettability. In turn, the galvanic corrosion testing of the eutectic alloy with Cu and Ni substrates allowed to realize that the alloy does not form a galvanic couple so active, being the couple formed with Ni the best one since it obtained the lower corrosion current density. The eutectic alloy is recommended for the application in welding of electronic components considering the analyzes carried out in this study. With respect to the monotectic alloys of the Zn-Al-Bi system, hardness and dry wear resistance tests are performed. Since the useful life also depends on the behavior of the metal when it is exposed to aggressive environments, electrochemical tests as potentiodynamic polarization, cyclic voltammetry and galvanic couple are carried out in order to study the system against corrosion. Comparing the hardness, dry wear and corrosion results, the ternary alloys obtained higher responses in these analyzed properties, being the alloy with 2.3 wt.% Bi the most indicated among the three studied compositions. Related to corrosion response, all ternary alloys compositions obtained similar corrosion rate, however, in respect to wear test, the alloy with higher bismuth contents (2.3 and 3wt.% Bi) presented lower wear rate. Nevertheless, since bismuth is a costly element in comparison with zinc and aluminum, the Zn-8 wt.% Al-2.3wt.%Bi alloy would be the most suitable Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutora em Engenharia Mecânica CNPQ 141626/2016-0 CAPES 088881.135393/2016-01