Evolution of microhardness and microstructure in a cast Al–7 % Si alloy during high-pressure torsion

Disks of a cast Al-7 % Si alloy were processed through high-pressure torsion (HPT) for 1/4, 1/2, 1, 5, and 10 revolutions under a pressure of 6.0 GPa and at temperatures of 298 and 445 K. The hardness of the samples after processing was significantly higher than in the cast sample, and the hardness profiles across the samples became more uniform with increasing numbers of turns. Processing at higher temperature gave lower hardness values. Experiments were conducted to examine the effects of HPT processing on various microstructural aspects of the cast Al-7 % Si alloy such as the grain size, the Taylor factor, and the fraction of high-angle grain boundaries. The results demonstrate that there is a correlation between trends in the microhardness values and the observed microstructures.

Characterization and microhardness of Co-W coatings electrodeposited at different pH using gluconate bath: a comparative study

Electrodeposition of Co-W alloy coatings has been carried out with DC and PC using gluconate bath at different pH. These coatings are characterized for their structure, morphology and chemical composition by X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Alloy coatings plated at pH8 are crystalline, whereas coatings electrodeposited at pH5 are nanocrystalline in nature. XPS studies have demonstrated that as-deposited alloy plated at pH8 with DC contain only Co2+ and W6+ species, whereas that alloy plated at pH5 has significant amount of Co-0 and W-0 along with Co2+ and W6+ species. Again, Co2+ and W6+ are main species in all as-deposited PC plated alloys in both pH. Co-0 concentration increases upon successive sputtering of all alloy coatings. In contrast, mainly W6+ species is detected in the following layers of all alloys plated with PC. Alloys plated at pH5 show higher microhardness compared to their pH8 counterparts.

CHARACTERIZATION AND MICROHARDNESS OF ELECTRODEPOSITED Ni-W COATINGS OBTAINED FROM GLUCONATE BATH

Ni-W alloy coatings are electrodeposited with direct and pulse current using gluconate bath at pH5. Effects of direct current (DC) and pulse current (PC) on structural characteristics of the coatings have been investigated by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDXS), X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), atomic force microscopy (AFM), differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). EDXS shows that W contents are 13.3 and 12.6 at.% in DC and PC (10:40) Ni-W coatings, respectively. FESEM analysis exhibits the homogeneous coarse nodular morphology in DC plated deposits. DSC studies reveal that Ni-W coatings are thermally stable up to 400 degrees C. XPS studies demonstrate that DC plated coating has significant amount of Ni and W in elemental form along with their respective oxidized species. In contrast, mainly oxidized metals are present in the as-deposited coatings prepared with PC plating. The microhardness of pulse current (100:400) deposited Ni-W coating is about 750HK that is much higher than DC plated coating (635 HK). Heat treatment of the deposits carried out at different temperatures show a significant increase in microhardness which can be comparable with hard chromium coatings.

Microhardness Studies of Vapour Grown Tin (II) Sulfide Single Crystals

Earth abundant tin sulfide (SnS) has attracted considerable attention as a possible absorber material for low-cost solar cells due to its favourable optoelectronic properties. Single crystals of SnS were grown by physical vapour deposition (PVD) technique. Microindentation studies were carried out on the cleaved surfaces of the crystals to understand their mechanical behaviour. Microhardness increased initially with the load, giving sharp maximum at 15 g. Quenching effect has increased the microhardness, while annealing reduced the microhardness of grown crystals. The hardness values of as-grown, annealed and quenched samples at 15 g load are computed to be 99.69, 44.52 and 106.29 kg/mm(2) respectively. The microhardness of PVD grown crystals are high compared to CdTe, a leading low-cost PV material. The as-grown faces are found to be fracture resistant.

Micro/Nanomechanical and Tribological Properties of thin Diamond-Like Carbon Coatings

The diamond-like carbon (DLC) films with different thicknesses on 9Crl8 bearing steels were prepared using vacuum magnetic-filtering arc plasma deposition. Vickers indentation. nanoin-dentation and nanoscratch tests were used to characterize the DLC films with a wide range of applied loads. Mechanical and tribological behaviors of these submicron films were investigated and interpreted. The hardnesses of 9Crl8 and DLC, determined by nanoindentation, are approximately 8GPa and 60GPa respectively; their elastic moduli are approximately 25OGPa and 600GPa respectively. The friction coefficients of 9Crl8, DLC. organic coating, determined by nanoscratch, are approximately 0. 35, 0. 20 and 0. 13 respectively. It is demonstrated that nanoindentation and nanoscratch tests can provide more information about the near-surface elastic-plastic deformation, friction and wear properties. The correlation of mechanical properties and scratch resistance of DLC films on 9Crl8 steels can provide an assessment for the load-carrying capacity and wear resistance

Deformation Morphology Underneath the Vickers Indent in Bulk Metallic Glasses

Plastic deformation behaviour of Zr52.5Al10Ni10Cu15Be12.5 and Mg65Cu25Gd10 bulk metallic glasses (BMGs) is studied by using the depth-sensing nanoindentation and microindentation. The subsurface plastic deformation zone of the BMGs is investigated using the bonded interface technique. Both the BMGs exhibit the serrated flow depending on the loading rate in the loading process of indentation. Slow indentation rates promote more conspicuous serrations, and rapid indentations suppress the serrated flow. Mg-based BMG shows a much higher critical loading rate for the disappearance of the serration than that in Zr-based BMG. The significant difference in the shear band pattern in the subsurface plastic deformation zone is responsible for the different deformation behaviour between the two BMGs. Increase of the loading rate can lead to the increase of the density of shear bands. However, there is no distinct change in the character of shear bands at the loading rate of as high as 1000 nm/s.

Comparação in vitro do desgaste dental em função da dureza de três diferentes tipos de materiais antagonistas

O objetivo deste estudo foi comparar in vitro o desgaste dental de pré-molares (PM) e molares (M) e sua relação com o valor de dureza Vickers dos materiais utilizados como antagonistas em uma máquina de abrasão simulada para provocar o desgaste nos dentes testados. Os materiais antagonistas utilizados foram VeraBond II (liga de Ni-Cr), Solidex (resina composta) e IPS Empress 2 (cerâmica). Para cada ensaio de dureza, foram preparados seis corpos-de-prova de cada material, os quais foram polidos sob refrigeração, com ciclo de 20 min para cada granulação. Num microdurômetro (HMV-2), foram realizadas três mossas por quadrante, cada uma sob carga de 19,614 N por 30 s, totalizando 12 mossas de base quadrada com ângulo de 136 entre os planos. O teste de abrasão foi realizado numa máquina simuladora de abrasão, freqüência de 265 ciclos/min e 4,4 Hz, com um percurso do antagonista de 10 mm à velocidade de 88 mm/s. Cada dente foi testado em oposição a um antagonista (foram 6 pares dente/material para cada grupo), em água deionizada, sob carga de 5 N, por 150 min, num total de 39.750 ciclos. Foram utilizados dezenove dentes 1 pré-molares, dezenove 3 molares e confeccionados doze antagonistas em cada material em forma de pastilha. Cada grupo de seis dentes foi testado em oposição a seis antagonistas do mesmo material. Ademais, um dente 1 pré-molar (PM) e um dente 3 molar (M) foram testados em oposição ao Plexiglass. Com relação ao desgaste do esmalte dentário (PM+M) segundo o material antagonista, o teste de Kruskal-Wallis evidenciou diferença significativa com p-valor < 0,001 e o teste de Mann-Whitney evidenciou diferença significativa nas comparações PM+M/resina X PM+M/metal (p-valor < 0,001), PM+M/resina X PM+M/cerâmica (p-valor < 0,001) e PM+M/metal X PM+M/cerâmica (p-valor = 0,002). A análise isolada, considerando pré-molares e molares separadamente, encontrou diferença significativa em relação ao desgaste do esmalte dentário no teste de Kruskall-Wallis, porém não detectou diferença significativa no teste de comparação múltipla Mann-Whitney quando comparou o desgaste sofrido pelo PM/metal em relação ao PM/cerâmica. Em relação à dureza Vickers detectou-se diferença significativa da dureza dos materiais no teste de Kruskall-Wallis (p-valor < 0,001) e também no teste de Mann-Whitney nas comparações múltiplas com p-valor = 0,002. Comparando-se a dureza com a perfilometria, observou-se uma correlação estatisticamente significativa (p ≤ 0,05) na correlação negativa (ρ= -0,829) entre a dureza do metal como material antagonista e o desgaste do esmalte dentário do dente molar. Os resultados sugeriram que todo material restaurador indireto estudado causou desgaste ao esmalte dentário quando submetido a forças de simulação de abrasão com carga. Embora tenha sido observada correlação entre dureza e resistência à abrasão, essa correlação foi pouco significativa.

Avaliação do potencial remineralizante de pastas e soluções com compostos bioativos no esmalte dental bovino submetido a ciclos de desafio erosivo

O objetivo deste estudo foi avaliar in vitro por meio da Fluorescência de Raios X por Dispersão de Energia (XRF), Microdureza Vickers (MV) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) o efeito remineralizante de diferentes princípios bioativos, tais quais, nanopartículas de hidroxiapatita de cálcio (nanoHAp) associadas ou não a fluoreto, fosfopeptídeos de caseína do leite e fosfato de cálcio amorfo (CPP-ACP) associados ou não a fluoreto, fluoreto de sódio e saliva no esmalte dental bovino submetido a ciclagem des-remineralizante simulando lesão erosiva por alto desafio ácido. Foram obtidos 58 corpos de prova (CP) a partir de 58 incisivos bovinos que foram divididos aleatoriamente em 8 grupos, com 7 CP cada um e 2 CP para obtenção de imagem em MEV do esmalte hígido. Cada grupo foi denominado conforme os respectivos tratamentos a serem utilizados. Grupo 1 (G1) Controle; Grupo 2 (G2) Desensibilize Nano P experimental (nanopartículas de hidroxiapatita de cálcio); Grupo 3 (G3) Desensibilize Nano P (nanopartículas de hidroxiapatita de cálcio e flúor); Grupo4 (G4) GC Tooth Mousse (CPP-ACP, fosfopeptídios de caseína e fosfato de cálcio amorfo Recaldent ); Grupo 5 (G5) GC Tooth Mousse Plus (CPP-ACP, fosfopeptídios de caseína e fosfato de cálcio amorfo Recaldent + 900 ppm de flúor); Grupo 6 (G6) solução aquosa de fluoreto de sódio (0,05%); Grupo 7 (G7) solução aquosa de nanopartículas de hidroxiapatita de cálcio (0,375%) e Grupo 8 (G8) solução aquosa de nanopartículas de hidroxiapatita de cálcio (0,375%) + flúor (0,05%). Foram obtidos os valores de XRF e MV antes e depois do tratamento. Durante um período experimental de 10 dias, os CPs foram submetidos a um processo cíclico de des-remineralização incluindo vários ataques diários com ácido cítrico 0,05M (pH 2,3), 6 vezes de 2 minutos ao dia, bem como as aplicações das soluções teste e períodos de remineralização em saliva artificial. O tempo entre os ciclos era de 1,5 h. Foram obtidas imagens em MEV para análise da superfície após o tratamento. Através da análise estatística pelo teste t student (p = 0,05), foram encontrados os seguintes resultados: o grupo controle teve uma desmineralização considerada severa; houve aumento na contagem de P em todos os grupos que receberam tratamento, exceto o G1, igualando ou até mesmo aumentando no caso do G5, em relação a contagem inicial; houve aumento na contagem de Ca em todos os grupos que receberam tratamento, exceto no G1, igualando ou até mesmo aumentando no caso do G4, em relação a contagem inicial; houve perda de microdureza superficial em todos os grupos; o G7 teve comportamento similar ao G1 e o G3 teve comportamento inferior ao G5 em relação ao P. E todos os outros grupos tiveram comportamento superior ao controle; o G4 e o G5 tiveram um comportamento superior ao G2 em relação ao Ca. O G5 teve comportamento superior ao G3 também em relação ao Ca e todos os grupos foram superiores ao controle; o G7 teve comportamento similar ao controle em relação a microdureza superficial e todos os outros grupos foram superiores ao controle.

Preparation and mechanical properties of a bulk icosahedral quasicrystalline Ti45Zr35Ni17Cu3 alloy

A bulk Ti45Zr35Ni17Cu3 alloy, which consisted of the icosahedral quasicrystalline phase, was prepared by mechanical alloying(MA) and subsequent pulse discharge sintering. Ti45Zr35Ni17Cu3 amorphous powders (with particle size < 50 mu m) were obtained after mechanical alloying for more than 150 h from the mixture of the elemental powder. The transformation temperature range from amorphous phase to the quasicrystalline phase was from 400 K to 900 K. The mechanical properties of the bulk quasicrystalline alloy have been examined at room temperature. The Vickers hardness and compressive fracture strength were 620 +/- 40 and 1030 +/- 60 MPa, respectively. The bulk quasicrystalline alloy exhibited the elastic deformation by the compressive test. The fracture mode was brittle cleavage fracture.

X-ray diffraction, optical microscopy, and microhardness studies of gas nitrided titanium alloys and titanium aluminide

Thermochemical surface gas nitriding of ß21s, Timetal 205 and a Ti–Al alloy was conducted using differential scanning calorimeter equipment, in nominally pure nitrogen at 850 °C and 950 °C (ß21s), 730 °C and 830 °C (Timetal 205), and 950 °C and 1050 °C (Ti–Al) for 1 h, 3 h and 5 h. X-ray diffraction analyses showed new phases formed in the nitrided layer, depending on the alloy and the time and the temperature of nitriding. Microstructures were analyzed using optical microscopy. Cross-sectional microhardness profiles of cross-sectional samples after nitriding were obtained using a Knoop indenter.