Heat-Shock-Induced Changes in Intracellular Ca2+ Level in Tobacco Seedlings in Relation to Thermotolerance1

Exposure of plants to elevated temperatures results in a complex set of changes in gene expression that induce thermotolerance and improve cellular survival to subsequent stress. Pretreatment of young tobacco (Nicotiana plumbaginifolia) seedlings with Ca2+ or ethylene glycol-bis(β-aminoethylether)-N,N,N′,N′-tetraacetic acid enhanced or diminished subsequent thermotolerance, respectively, compared with untreated seedlings, suggesting a possible involvement of cytosolic Ca2+ in heat-shock (HS) signal transduction. Using tobacco seedlings transformed with the Ca2+-sensitive, luminescent protein aequorin, we observed that HS temperatures induced prolonged but transient increases in cytoplasmic but not chloroplastic Ca2+. A single HS initiated a refractory period in which additional HS signals failed to increase cytosolic Ca2+. However, throughout this refractory period, seedlings responded to mechanical stimulation or cold shock with cytosolic Ca2+ increases similar to untreated controls. These observations suggest that there may be specific pools of cytosolic Ca2+ mobilized by heat treatments or that the refractory period results from a temporary block in HS perception or transduction. Use of inhibitors suggests that HS mobilizes cytosolic Ca2+ from both intracellular and extracellular sources.

Optimization of an innovative T6 heat treatment for the AlSi10Mg alloy processed by Laser-based Powder Bed Fusion: effect on microstructure, mechanical properties, and tribological behavior

Laser-based Powder Bed Fusion (L-PBF) technology is one of the most commonly used metal Additive Manufacturing (AM) techniques to produce highly customized and value-added parts. The AlSi10Mg alloy has received more attention in the L-PBF process due to its good printability, high strength/weight ratio, corrosion resistance, and relatively low cost. However, a deep understanding of the effect of heat treatments on this alloy's metastable microstructure is still required for developing tailored heat treatments for the L-PBF AlSi10Mg alloy to overcome the limits of the as-built condition. Several authors have already investigated the effects of conventional heat treatment on the microstructure and mechanical behavior of the L-PBF AlSi10Mg alloy but often overlooked the peculiarities of the starting supersatured and ultrafine microstructure induced by rapid solidification. For this reason, the effects of innovative T6 heat treatment (T6R) on the microstructure and mechanical behavior of the L-PBF AlSi10Mg alloy were assessed. The short solution soaking time (10 min) and the relatively low temperature (510 °C) reduced the typical porosity growth at high temperatures and led to a homogeneous distribution of fine globular Si particles in the Al matrix. In addition, it increased the amount of Mg and Si in the solid solution available for precipitation hardening during the aging step. The mechanical (at room temperature and 200 °C) and tribological properties of the T6R alloy were evaluated and compared with other solutions, especially with an optimized direct-aged alloy (T5 alloy). Results showed that the innovative T6R alloy exhibits the best mechanical trade-off between strength and ductility, the highest fatigue strength among the analyzed conditions, and interesting tribological behavior. Furthermore, the high-temperature mechanical performances of the heat-treated L-PBF AlSi10Mg alloy make it suitable for structural components operating in mild service conditions at 200 °C.

Development of a novel heat treatment for high performances L-PBF Ti6Al4V alloy: microstructural and mechanical characterization

This work presents the experimental development of a novel heat treatment for a high performance Laser Powder Bed Fusion Ti6Al4V alloy. Additive manufacturing production processes for titanium alloys are particularly of interest in cutting-edge engineering fields, however, high frequency laser induced thermal cycles generate a brittle as built microstructure. For this reason, heat treatments compliant with near net shape components are needed before their homologation and usage. The experimental campaign focused on the development of a multi-step heat treatment leading to a bilamellar microstructure. In fact, according to literature, such a microstructure should be promising in terms of mechanical properties both under static and cyclic loads. The heat treatment development has asked for the preliminary analyses of samples annealed and aged in laboratory, implementing several cycles, differing for what concerns temperatures, times and cooling rates. Such a characterization has been carried out through optical and electron microscopy analyses, image analyses, hardness and tensile tests. As a result, the most suitable thermal cycle has been selected and performed using industrial equipment on mini bending fatigue samples with different surface conditions. The same tests have been performed on a batch of traditionally treated samples, to provide with a comparison. This master thesis activity has finally led to the definition of a heat treatment resulting into a bilamellar microstructure, promising in terms of fatigue performances with respect to the traditionally treated alloy ones. The industrial implementation of such a heat treatment will require further improvements, particularly for what concerns the post annealing water quench, in order to prevent any surface alteration potentially responsible for the fatigue performances drop. Further development of the research may also include push-pull fatigue tests, crack grow propagation and residual stresses analyses.

Sigma phase morphologies in cast and aged super duplex stainless steel

Solution annealed and water quenched duplex and super duplex stainless steels are thermodynamically metastable systems at room temperature. These systems do not migrate spontaneously to a thermodynamically stable condition because an energy barrier separates the metastable and stable states. However, any heat input they receive, for example through isothermal treatment or through prolonged exposure to a voltaic arc in the welding process, cause them to reach a condition of stable equilibrium which, for super duplex stainless steels, means precipitation of intermetallic and carbide phases. These phases include the sigma phase, which is easily identified from its morphology, and its influence on the material`s impact strength. The purpose of this work was to ascertain how 2-hour isothermal heat treatments at 920 degrees C and 980 degrees C affect the microstructure of ASTM A890/A890M GR 6A super duplex stainless steel. The sigma phase morphologies were found to be influenced by these two aging temperatures, with the material showing a predominantly lacy microstructure when heat treated at 920 degrees C and block-shaped when heat treated at 980 degrees C. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Microstructural characteristics and corrosion behavior of a super duplex stainless steel casting

The machining of super duplex stainless steel castings is usually complicated by the difficulty involved in maintaining the dimensional tolerances required for given applications. Internal stresses originating from the solidification process and from subsequent heat treatments reach levels that exceed the material`s yield strength, promoting plastic strain. Stress relief heat treatments at 520 degrees C for 2 h are an interesting option to solve this problem, but because these materials present a thermodynamically metastable condition, a few precautions should be taken. The main objective of this work was to demonstrate that, after solution annealing at 1130 degrees C and water quenching, stress relief at 520 degrees C for 2 h did not alter the duplex microstructure or impair the pitting corrosion resistance of ASTM A890/A890M Grade 6A steel. This finding was confirmed by microstructural characterization techniques, including light optical and scanning electron microscopy, and X-ray diffraction. Corrosion potential measurements in synthetic sea water containing 20,000 ppm of chloride ions were also conducted at three temperatures: 5 degrees C, 25 degrees C and 60 degrees C. (c) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

The study of ternary carbides formation during SPS consolidation process in the WC-Co-steel system

Tungsten carbide has a wide range of applications, mainly cemented carbides made of WC and Co, as wear resistant materials. However, the high cost of WC-Co powders encourages the use of a substrate to manufacture a functionally graded material (FGM) tool made of WC-Co and a tool steel. These materials join the high wear resistance of the cemented carbide and the toughness of the steel. This work deals with the study interaction of the WC-Co and H13 steel to design a functionally graded material by means of spark plasma sintering (SPS). The SPS, a novel sintering technique reaching the consolidation of the powders at relatively low temperatures and short dwell times, is a promising technique in processing materials. In this study, WC, H13 steel, WC-Co, WC-H13 steel and WC-Co-H13 steel bulk samples were investigated using scanning electron microscopy and X-ray diffraction techniques to evaluate the phase transformations involved during SPS consolidation process. The W(2)C and W(3)Fe(3)C precipitation were identified after the SPS consolidation of the WC and WC-H13 steel samples, respectively. The precipitation Of W(4)Co(2)C was also identified in the WC-Co and WC-Co-H13 steel samples. The WC-H 13 steel and WC-Co-H13 steel were also evaluated after heat treatments at 1100 degrees C for 9 h, which enhanced the chemical interaction and the precipitation of W(3)Fe(3)C and W(4)Co(2)C, respectively. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Influence of Microstructures on Polarization Resistance and Hydrogen-Induced Cracking of a Micro-Alloyed Steel Submitted to Different Cooling Rates

The effect of different microstructures on the polarization resistance (Rp) and the hydrogen-induced cracking (HIC) of a micro-alloyed steel austenitized and submitted to different cooling rates was studied. Samples 19.1 x 6 x 2 mm, containing the whole thickness of the plate were extracted from a 20 mm plate and heat treated on a quenching dilatometer, were submitted to Rp and HIC corrosion tests. Both Rp and HIC tests followed as close as possible ASTM G59 and NACE standard TM0284-2003, in this case, modified only with regard to the size of the samples. Steel samples transformed from austenite by a slow cooling (cooling rate of 0.5 degrees C.s(-1)) showed higher susceptibility to hydrogen-induced cracking, with large cracks in the middle of the sample propagating along segregation bands, corresponding to the centerline of the plate thickness. For cooling rates of 10 degrees C.s(-1), only small cracks were found in the matrix and micro cracks nucleated at non-metallic inclusions. For higher cooling rates (40 degrees C.s(-1)) very few small cracks were detected, linked to non-metallic inclusions. This result suggests that structures formed by polygonal structures and segregation bands (were cutectoid microconstituents predominate) have higher susceptibility to HIC. Structures predominantly formed by acicular ferrite make it difficult to propagate the cracks among non-oriented and interlaced acicular ferrite crystals. Smaller segregation bands containing eutectoid products also help inhibit cracking and crack propagation; segregation bands can function as pipelines for hydrogen diffusion and offer a path of stress concentration for the propagation of cracks, frequently associated to non-metallic inclusions. Polarization resistance essays performed on the steel in theas received condition, prior to any heat treatment, showed larger differences between the regions of the plate, with a considerably lower Rp in the centerline. The austenitization heat treatments followed by cooling rates of 0.5 e 10 degrees C.s(-1) made more uniform the corrosion resistance along the thickness of the plate. The effects of heat treatments on the corrosion resistance are probably related to the microconstituent formed, allied to the chemical homogenization of the impurities concentrated on the centerline of the plate.

Sensory Stability of Ultra-High Temperature Milk in Polyethylene Bottle

The objective of this study was to evaluate the sensory stability of ultra-high temperature (UHT) milk subjected to different heat treatments and stored at room temperature in white high density polyethylene bottles (HDPE) pigmented with titanium dioxide. Two lots of 300 units each were processed, respectively, at 135 and 141 degrees C/10 s using indirect heating and subsequently aseptically filled in an ISO class 7 clean room. These experimental lots were evaluated for appearance, aroma, flavor, and overall appreciation and compared to samples of commercial UHT milk purchased from local commercial stores. The time-temperature combinations investigated did not affect either the acceptability or the shelf life of the milk. Despite the limited light barrier properties of HDPE bottles, the product contained in the package tested exhibited good stability, with a shelf life ranging from 4 to 11 wk. Within this time period, the acceptability of the experimental lots was similar to that of the commercial products. The results achieved in this study contribute to turn the low-cost UHT system investigated into a technically viable option for small-size dairy processing plants.

On the use of trace additions of Sn to enhance sintered 2xxx series Al powder alloys

The mechanical properties of a typical sintered aluminium alloy (Al-4.4Cu-0.8Si-0.5Mg) have been improved by the simultaneous use of trace additions of Sn, high sintering temperatures and modified heat treatments. Tin increases densification, but the Sn concentration is limited to less than or equal to 0.1wt% because incipient melting occurs during solution treatment at higher Sn levels. A sintering temperature of 620 degrees C increases the liquid volume over that formed at the conventional 590 degrees C sintering temperature. However, the higher sintering temperature results in the formation of an embrittling phase which can be eliminated if solution treatment is incorporated into the sintering cycle (a modified TS heat treatment). These conditions produce a tensile strength of 375 MPa, an increase of nearly 20% over the unmodified alloy. (C) 1999 Elsevier Science S.A. All rights reserved.

Utilização de ultrassom na conservação de suco de laranja : efeito sobre características físico-químicas, enzimáticas, microbiológicas e sensoriais

O consumo de suco de frutas vem aumentando no Brasil. Entre 2002 e 2009 o consumo de sucos, sejam eles concentrados, em pó, sucos ou néctares, aumentou em 21%. Devido ao seu sabor agradável e doce, e ao seu valor nutricional, o suco de laranja é o suco mais comum fabricado pela indústria de processamento de bebidas. Diversos fatores podem afetar a qualidade do suco de laranja. A microbiota típica presente no suco de laranja pode ser proveniente de várias etapas de sua produção. Em relação às enzimas, a pectinametilesterase (PME) é a principal causadora de alterações em suco laranja. A pasteurização e a esterilização comercial são os métodos de conservação mais comuns utilizados para inativar enzimas e micro-organismos, porém podem causar efeitos adversos em relação às características sensoriais (cor, sabor, aroma, e outros) dos produtos. A tecnologia de ultrassom vem sendo estudada recentemente como uma forma de conservar os alimentos sem causar efeitos indesejáveis como os provocados pelos tratamentos térmicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização da tecnologia de ultrassom e de ultrassom aliado a temperaturas brandas, como forma de conservar suco de laranja. Para isto, foram analisadas a contagem de mesófilos totais e bolores e leveduras, a atividade da pectinametilesterase, o teor de vitamina C, a cor, o pH, o teor de sólidos solúveis e a estabilidade em relação à turbidez. Ainda, avaliou-se a aceitação sensorial de suco de laranja submetido à termossonicação. Os resultados foram comparados com os obtidos para o suco natural e o suco pasteurizado. Utilizou-se um ultrassom de 40 kHz, associado às temperaturas de 25 ºC, 30 ºC, 40 ºC, 50 ºC e 60 ºC durante 10 minutos. Os tratamentos utilizando ultrassom a 50 ºC e 60 ºC foram capazes de reduzir a contagem de bolores e leveduras e de mesófilos totais, apresentando uma redução de 3 ciclos logarítmicos. Resultado similar foi encontrado quando realizado o tratamento térmico a 90 ºC por 30 segundos. Observou-se que a aplicação da termossonicação permitiu uma redução significativa na atividade de PME e uma menor perda de vitamina C. O tratamento que apresentou melhor redução na atividade de PME foi utilizando ultrassom 40 kHz com temperatura de 60 ºC. Em relação ao ácido ascórbico, quanto menor a temperatura utilizada em conjunto com a sonicação, menor foi a perda deste composto. O teor de sólidos solúveis, o pH e a cor do suco não foram alterados ao longo do processamento. Avaliando a aceitabilidade do suco, verificou-se que a cor não foi influenciada por nenhum tratamento. Em relação ao aroma, sabor e aceitação global o suco submetido a termossonicação obteve aceitação sensorial superior à encontrada para o suco pasteurizado. Concluiu-se então que a utilização da termossonicação como uma forma de conservação para suco de laranja é viável.

Perfis de tensão residual do aço duplex UNS S32304 submetido a diferentes processos de soldagem TIG e condições de tratamento térmico

Visando a aplicação do aço UNS S32304 em embalados para transporte de material radioativo, amostras soldadas por processo TIG, com diferentes gases de proteção, foram submetidas a tratamentos térmicos nas temperaturas de 475°C, 600°C e 750°C por 8 horas, seguidas de resfriamento ao ar, a fim de analisar o efeito de temperaturas críticas no perfil de tensões residuais e microestrutura. A difratometria de raios X foi utilizada para determinação das tensões residuais, em diferentes condições (amostras como recebidas e apenas tratadas termicamente) e o perfil de tensões residuais total das amostras soldadas é apresentado para cada fase (austenita e ferrita). As tensões residuais das fases foram determinadas pela técnica sen2ψ, utilizando um difratômetro com fonte de radiação CuKα (<λ

Estudo técnico/económico da instalação de uma central de cogeração numa serração de madeira

O pinheiro tem um papel importante na ecologia e economia nacional. O Pinheiro sofre de uma praga severa, denominada por doença da murchidão dos pinheiros, causada pelo nemátodo da madeira do pinheiro (NMP). Apresenta-se como um verme microscópico, invertebrado, medindo menos de 1,5 mm de comprimento. O contágio entre árvores deve-se a vectores biologicamente conhecidos por longicórneo e capricórnio do pinheiro. Os produtores de madeira de pinho são desta forma obrigados a efectuar tratamentos térmicos (HT), de eliminação do NMP e dos seus vectores para que a exportação da madeira serrada cumpra com a norma NP 4487. De modo a manter a competitividade internacional das empresas nacionais, o impacto dos custos do HT deve ser minimizado. O objectivo desta dissertação é efectuar o estudo técnico-económico da implementação de um sistema de cogeração capaz produzir calor para efectuar o tratamento ao NMP e simultaneamente energia eléctrica para vender à rede pública. As receitas da venda de energia eléctrica poderão contribuir para a minimização dos custos do HT. Tendo em conta que os resíduos das serrações de madeira podem ser usados como combustível consideraram-se para avaliação duas tecnologias de cogeração, um sistema de turbina a vapor clássico (ciclo Rankine) e um sistema Organic Rankine Cycle (ORC), permitindo ambas a queima dos resíduos das serrações de madeira. No que diz respeito à avaliação económica, foi desenvolvido um simulador de tecnologia/modalidade de remuneração que efectua cálculos consoante as necessidades térmicas de cada produtor, a potência eléctrica a instalar e indicadores económicos, VAL, TIR e PAYBACK da instalação do sistema de cogeração. O simulador desenvolvido aplica a nova legislação que enquadra o sistema jurídico e remuneratório da cogeração (DL 23/2010), na qual se consideram duas modalidades, geral e especial. A metodologia desenvolvida foi aplicada num caso real de uma serração de madeira e os principais resultados mostram que as soluções apresentadas, turbina a vapor e sistema ORC, não apresentam viabilidade económica. Através da análise de sensibilidade, conclui-se que um dos factores que mais influência a viabilidade económica do projecto é o tempo de funcionamento reduzido. Sendo uma das soluções apresentada a criação de uma central de cogeração para vários produtores de madeira. Uma possível solução para o problema do reduzido tempo de utilização seria o fornecimento do serviço de tratamentos térmicos a outros produtores de paletes de madeira que não possuem estufa própria.

Laser-induced diffusion decomposition in Fe-V thin-film alloys

We investigate the origin of ferromagnetism induced in thin-film (similar to 20 nm) Fe-V alloys by their irradiation with subpicosecond laser pulses. We find with Rutherford backscattering that the magnetic modifications follow a thermally stimulated process of diffusion decomposition, with formation of a-few-nm-thick Fe enriched layer inside the film. Surprisingly, similar transformations in the samples were also found after their long-time (similar to 10(3) s) thermal annealing. However, the laser action provides much higher diffusion coefficients (similar to 4 orders of magnitude) than those obtained under standard heat treatments. We get a hint that this ultrafast diffusion decomposition occurs in the metallic glassy state achievable in laser-quenched samples. This vitrification is thought to be a prerequisite for the laser-induced onset of ferromagnetism that we observe. 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Establishing the main Guidelines for Cast Steel to Produce Truck Parts

Este trabalho foi realizado na Scania CV AB e teve como principal objectivo estabelecer uma diretriz sobre a possível utilização de aços vazados. Existe uma grande necessidade na realização deste trabalho, de forma a apoiar os engenheiros de projecto no seu processo de selecção dos materiais mais adequados, para produzir componentes mais leves e de elevado desempenho. Esta diretriz apresenta informação relacionada com propriedades mecânicas, processos de fundição, vazabilidade, tipologia de defeitos, tratamentos térmicos, soldabilidade e tratamentos superficiais dos aços vazados. Este trabalho foi limitado, na seleção de materiais para componentes do camião, a aços vazados que poderiam ser aplicados em dois componentes específicos: um componente estrutural da carroçaria sujeito a esforços de fadiga e a um colector de gases de combustão, sujeito a fluência, oxidação, fadiga por corrosão, fadiga-térmica e fadiga-mecânica. Foi realizado um benchmark focado nestes dois componentes de forma a saber que materiais são utilizados de momento por outras empresas concorrentes. Foi realizada ainda uma análise sobre possíveis materiais que possam ser aplicados em cada componente referido. Foi conduzida uma caracterização no estado bruto de fundição de um aço inoxidável vazado usado para produzir um protótipo do colector de gases. Esta caracterização consistiu numa análise microestrutural e medição de macro e microdurezas. Além da caracterização inicial, foram aplicados um conjunto de tratamentos térmicos, de forma a estudar a possibilidade de eliminar os carbonetos presentes inicialmente nas fronteiras de grão. As principais conclusões deste trabalho são que o aço vazado apresenta potencial para ser uma escolha válida em diversas aplicações, devido a um leque alargado de propriedades apresentadas tipicamente por este material. Relativamente a aplicações estruturais, o aço vazado é vantajoso comparativamente ao ferro fundido, quando são requeridos, por exemplo, soldabilidade e elevada resistência, combinada com elevada tenacidade à fractura. Para componentes sujeitos a elevadas temperaturas de serviço, o aço inoxidável vazado é vantajoso quando usado a temperaturas superiores a 750°C, apesar do seu elevado custo. O tratamento térmico composto por um recozimento de solubilização seguido de envelhecimento, elimina quase na totalidade os carbonetos presentes nas fronteiras de grão e verifica-se um aumento de dureza através de uma precipitação de carbonetos finamente dispersos na matriz, que poderão também aumentar a resistência à fluência.