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Desenvolvimento de aços de baixa densidade FeMnAlC com adição de Ti e B: influência do processamento na microestrutura e nas propriedades
dc.contributor.author | Vidilli, André Luiz | |
dc.date.accessioned | 2024-07-16T13:40:04Z | |
dc.date.available | 2024-07-16T13:40:04Z | |
dc.date.issued | 2024-05-13 | |
dc.identifier.citation | VIDILLI, André Luiz. Desenvolvimento de aços de baixa densidade FeMnAlC com adição de Ti e B: influência do processamento na microestrutura e nas propriedades. 2024. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19997. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19997 | |
dc.description.abstract | The FeMnAlC steels are highlighted in the current scientific field thanks to the great demand from the automotive industry for advanced materials with high specific strength. Aluminum is one of the main elements responsible for reducing density. However, this element also reduces the modulus of elasticity, limiting their applications. In this context, incorporating ceramic particles with low density and high modulus of elasticity, is a promising strategy to reestablish the value of modulus of elasticity, further reducing density and improving the performance of these materials. The present study evaluated the effect of the addition of Ti and B on the microstructure and physical and mechanical properties of steels from the FeMnAlC system, produced by different processing routes, aiming to obtain a composite with a metallic matrix reinforced with TiB2 particles. The first stage involved thermodynamic calculations - CALPHAD method - and the production of the composites by the arc melting route to study the influence of the steel's alloying elements on the in-situ formation of the TiB2. It was concluded that carbon is a key element since its presence reduces the formation of TiB2. The effect of the matrix and the fraction of TiB2 particles - 5% and 10% by volume - was evaluated through spray forming route. After selecting the composite with the best combination of properties, the microstructural, physical, and mechanical implications associated with processing by laser powder bed fusion were studied. The high cooling rates promoted substantial microstructural refinement but suppressed the formation of the target TiB2. Instead, the complex (Fe,Mn)2B was formed. Based on the comparison between processing routes, the composite with a ferritic matrix reinforced with 5% vol. of TiB2, processed by spray forming, stood out with the best combination of properties. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Aços de baixa densidade | por |
dc.subject | Lightweight steels | eng |
dc.subject | Diboreto de titânio | por |
dc.subject | Titanium diboride | eng |
dc.subject | Compósitos | por |
dc.subject | Composites | eng |
dc.subject | Fusão a arco | por |
dc.subject | Arc-melting | eng |
dc.subject | Conformação por spray | por |
dc.subject | Spray forming | eng |
dc.subject | Fusão seletiva a laser | por |
dc.subject | Laser powder bed fusion | eng |
dc.title | Desenvolvimento de aços de baixa densidade FeMnAlC com adição de Ti e B: influência do processamento na microestrutura e nas propriedades | por |
dc.title.alternative | Design of lightweight FeMnAlC steels with Ti and B addition: influence of processing on microstructure and properties. | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Bolfarini, Claudemiro | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9231627080617037 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Otani, Lucas Barcelos | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2519980413159984 | por |
dc.description.resumo | Os aços FeMnAlC, também conhecidos como aços de baixa densidade, estão em destaque no cenário científico atual graças à grande demanda da indústria automobilística por materiais avançados de elevada resistência específica. O alumínio é um dos principais elementos responsáveis pela redução da densidade. Entretanto, este elemento também atua na redução do módulo de elasticidade, limitando as aplicações. Neste contexto, a incorporação de partículas cerâmicas de baixa densidade e alto módulo de elasticidade, se mostra uma estratégia promissora para reestabelecer o valor do módulo de elasticidade, reduzir ainda mais a densidade, melhorando as propriedades específicas desses materiais. O presente estudo avaliou o efeito da adição de Ti e B na microestrutura e nas propriedades físicas e mecânicas de aços do sistema FeMnAlC produzidos por diferentes rotas de processamento, visando a obtenção de um compósito de matriz metálica reforçado com partículas de TiB2. A primeira etapa envolveu cálculos termodinâmicos - método CALPHAD - e produção dos compósitos pela rota de fusão a arco, com a finalidade de estudar a influência dos elementos de liga do aço na formação in-situ das partículas de TiB2. Concluiu-se que o carbono é um elemento chave, visto que sua presença desfavoreceu a formação de TiB2. Em seguida, avaliou-se o efeito da constituição da matriz e da fração de partículas de TiB2 - 5% e 10% em volume - através do processamento pela rota de conformação por spray. Após a seleção do compósito com a melhor combinação de propriedades, as implicações microestruturais, físicas e mecânicas associadas ao processamento por fusão seletiva a laser foram estudadas na etapa final. As elevadas taxas de resfriamento promoveram um refino microestrutural substancial, entretanto, formando o boreto (Fe,Mn)2B no lugar do TiB2. Com base na comparação entre as rotas de processamento, o compósito de matriz ferrítica reforçada com 5% vol. de TiB2, processado por conformação por spray, destacou-se com a melhor combinação de propriedades. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA | por |
dc.description.sponsorshipId | Processo n° 141250/2020-8, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.description.sponsorshipId | Processo n° 2020/05049-1, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulos (FAPESP) | por |
dc.description.sponsorshipId | Processo n° 2021/11537-1, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulos (FAPESP) | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | https://lattes.cnpq.br/9370748110219675 | por |
dc.contributor.authororcid | 0000-0001-6555-183X | por |
dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0002-2831-2335 | por |