Tratamentos termomecânicos de ligas do sistema Ni-Ti

As ligas de Níquel‑Titânio (Ni‑Ti) são as mais atractivas entre as ligas com memória de forma devido às suas boas propriedades funcionais juntamente com a elevada resistência e melhor ductilidade. As transformações de fases associadas ao efeito de memória de forma (EMF) podem ser em uma etapa, B19’ (martensite) ↔ B2 (austenite), em duas ou em múltiplas etapas, incluindo a fase‑R intermédia dependendo da história térmica e termomecânica da liga. As temperaturas de transformação são geralmente observadas acima da temperatura ambiente para as ligas ricas em Ti, enquanto nas ricas em Ni se situam abaixo da temperatura ambiente. O objectivo da presente dissertação foi o de investigar as modificações nas propriedades funcionais e estruturais em uma liga de Ni‑Ti rica em Ti (49,0%at.Ni‑51,0%at.Ti) sujeita a diferentes tratamentos térmicos e termomecânicos de marforming e ausforming. Para melhor entender os fenómenos presentes nesta liga foi feito um paralelismo com outras duas ligas de Ni‑Ti: (i) equiatómica com EMF acima da temperatura ambiente e (ii) rica em Ni superelástica (SE) à temperatura ambiente. Com o intuito de uma análise completa das transformações de fases foram utilizadas durante ciclos térmicos diversas técnicas de caracterização: Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC), Resistividade Eléctrica (RE), Dilatometria (DT) e Difracção de Raios‑X (DRX) convencional e por radiação sincrotrão – rotina e textura. Foram também utilizadas outras técnicas à temperatura ambiente com o intuito de observar características microestruturais (Microscopia Óptica (MO) e Electrónica de Varrimento (SEM)) e mecânicas (Microdureza e Ultra‑Microdureza Vickers, e Tracção). A liga de Ni‑Ti rica em Ti tem as suas transformações directa e inversa fortemente afectadas pelos tratamentos termomecânicos, devido à formação de fase‑R durante a transformação directa em duas (B2®R®B19’) ou em múltiplas etapas (B2®R, B2®B19’ e R®B19’). Os tratamentos termomecânicos conducentes à sequência de transformação B2®R®B19’ decrescem a temperatura de fim da formação de B19’ para próximo da temperatura ambiente e apresentam maior estabilidade nas temperaturas e histereses de transformação.

Fundição centrífuga de compósitos alumínio/sic com gradiente funcional de propriedades: processamento e caracterização

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Ciência dos Materiais Especialidade de Materiais Compósitos pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Efeito de flutuações de composição química nas transformações dos aços: aplicação a um aço-ferramenta DIN X 38 CrMoV 51

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Ciência dos Materiais, especialidade de Metalurgia, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Archaeometallurgical study of artefacts from Castro de Vila Nova de São Pedro (Azambuja, Portugal)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Conservação e Restauro

Archaeometallurgical study of pre and protohistoric production remains and artefacts from Southern Portugal

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Conservação e Restauro, especialidade Ciências da Conservação

Elaboração de um diagrama TAC para um aço de alta tenacidade API X-70

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Caracterização de materiais soldados com base na medição de perfis de condutividade eléctrica

Trabalhos recentes têm demonstrado que a medição de perfis de condutividade eléctrica é uma técnica eficaz, rápida e não destrutiva para a caracterização de materiais metálicos ligados por soldadura por fusão ou no estado sólido. Os resultados referentes às ligas de alumínio mostram que existe uma estreita correlação entre os perfis de condutividade eléctrica e os perfis de dureza, sendo os primeiros determinados sobretudo pelo tamanho de grão. Relativamente às ligas de aço, verifica-se que os perfis de condutividade eléctrica também permitem identificar as diferentes zonas termicamente afectadas devido aos processos de soldadura por fusão, as quais são geralmente descritas por zona fundida (ZF) e zona termicamente afectada (ZTA), sendo a sua extensão dependente sobretudo da Entrega Térmica (ET). Contudo, em algumas ligas, as características metalúrgicas que controlam as variações de condutividade eléctrica não estão devidamente descritas ou compreendidas. Nesse sentido, o objectivo do presente trabalho foi caracterizar os perfis de condutividade eléctrica em diferentes ligas de aço soldadas por fusão, identificando os principais aspectos metalúrgicos que lhes estão subjacentes. Foram realizados cordões de soldadura SER e TIG de aços P11, P22 e não ligado com diferentes parâmetros de soldadura. Os perfis de condutividade eléctrica foram medidos com sondas de correntes induzidas e com sondas de quatro pontos a diferentes profundidades, tendo sido comparados com os respectivos perfis de microdureza Vickers. Os resultados mostram que existe uma boa correlação entre a condutividade e a dureza, sendo que a condutividade é essencialmente determinada pelo tamanho de grão, e pela morfologia da fase ferrítica. A ferrite Witmanstatten facilita a passagem de corrente eléctrica ao contrário da ferrite poligonal que constitui um obstáculo à passagem de electrões. Pode confirmar-se que a medição dos perfis de condutividade é uma técnica com elevado potencial para complementar, ou em alguns casos substituir, a medição de durezas em ligas de aço soldadas por fusão.

Historical reconstructions of raw materials based on a blue smalt coating applied to a seventeenth-century altarpiece

Based on samples cross-sections from the Main Altarpiece of the Coimbra Old Cathedral, where a blue coating performed in 1685 is observed (that was partly covered with a Prussian blue-containing overpaint), the raw materials present in this coating were reproduced and studied. Blue areas were painted with smalt in oil, according to the contract signed by Manoel da Costa Pereira in 1684 and the analysis by Le Gac in 2009. Based on these, three batches of cobalt-based glasses (S1, S2 and S3) were heated and melted in alumina crucibles in the kiln. S1 contained 6.03 % of cobalt oxide, S2 contained 2.10 %, with the addition of 1.49 % of magnesium oxide, and S3 contained 6.82 % of cobalt oxide, with the addition of 4.63% of antimony trioxide. These batches were ground mechanically with water and manually with different vehicles stated in recipes. The results were studied by means of OM, SEM-EDS, X-Ray CT, Colorimetry and Vickers HT. Different binders were also produced and analyzed by means of μ-FTIR, in order to perform their characterization and obtain Standard Spectra. Since anhydrite was identified in the ground layers, gypsum from Óbidos was also characterized by XRD. The main goal of this thesis was to study all the raw materials present in the 1685-blue coating, in order to allow the historically accurate reconstruction of the layers build-up in the next future.

The early metallurgy in Southwestern Iberia: metals from the Chalcolithic Settlement of São Pedro (Redondo)

Archaeological excavations carried out in the archaeological site of São Pedro (Southern Portugal) revealed a Chalcolithic settlement occupied in different moments of the 3rd millennium BC. The material culture recovered includes different types of materials, such as ceramics, lithics and metals. The later comprises about 30 artefacts with different typologies such as tools (e.g. awls, chisels and a saw) and weapons (e.g. daggers and arrowheads) mostly belonging to the 2nd and 3rd quarter of the 3rd millennium BC. In the present work the collection of chalcolithic metallic artefacts recovered in São Pedro was characterized. Analytical studies involved micro energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry (micro-EDXRF) to determine elemental composition, together with optical microscopy and Vickers microhardness testing for microstructural characterisation and hardness determination. Main results show copper with variable amounts of arsenic and very low content of other impurities, such as iron. Moreover, nearly half of the collection is composed by arsenical copper alloys (As > 2 wt.%) and an association was found between arsenic content and typology since the weapons group (mostly daggers) present higher values than tools (mostly awls). These results suggest some criteria in the selection of arsenic-rich copper ores or smelting products. Furthermore, after casting an artefact would have been hammered, annealed and sometimes, finished with a hammering operation. Additionally, microstructural variations in this collection reveal somewhat different operational conditions during casting, annealing and forging, as expected in such a primitive metallurgy. Moreover the operational sequence seems to be used to achieve the required shape to the object, rather than to intentionally make the alloy harder. Overall, this study suggests that Chalcolithic metallurgists might have a poor control of the addition of arsenic and/or were unable to use this element to increase the hardness of tools and weapons. Finally, the compositions, manufacturing processes and hardness were compared to those from neighbouring regions and different chronological periods.