Laser powder bed fusion of INCONEL® 718: optimization of process parameters and residual stress analysis before and after heat treatment

Metals Additive Manufacturing (AM) is a “flourishing” technology, developing fast and successfully. Laser Powder Bed Fusion (LPBF) is among the most used metals AM processes in industry. Inconel® 718 (IN718) is a nickel-based superalloy that maintains its exceptional properties at high and low temperatures, thereby, it is a material commonly used to fabricate high performance components. The purpose of this work is to study the residual stress (RS) evolution of IN718 parts fabricated by LPBF, before and after heat treatment. Firstly, specimens with different combinations of parameters were fabricated to select the optimal LPBF process parameters. With the results from that part of the work, the influence of the individual process parameters on the porosity was studied. Then, new specimens were fabricated with the selected parameters and the RS analyzed by the hole-drilling strain-gage method, in as-built, solution annealed (SA) and SA plus double-aged (DA) conditions. It was concluded that increasing the scanning speed contributes to the reduction of the porosity. Also, for lower scanning speeds, 400 mm/s and lower, a hatching distance of 0.13 mm was defined as optimal. For higher scanning speeds, 600 and 800 mm/s, no relevant influence of the hatching distance, from 0.05 to 0.11 mm, on the porosity was observed. Laser power and layer thickness were not studied. Larger pores were found in specimens with higher porosity. Also, the specimens with higher porosity presented irregular pores and with lower porosity presented spherical-like pores. Regarding the RS evolution, as-built top surface presented uniform RS distribution of approximately 400 MPa. Lateral surface presented anisotropic distribution, with RS magnitudes of 600 to 800 MPa in build direction and 200 to 300 MPa horizontally. After the SA heat treatment, the RS decrease greatly to values between 50 – 200 MPa. Series of carbides were found at the grain boundaries, which were attributed as the cause for oscillations in the RS profile. SA plus DA condition presented RS between 10 to 50 MPa. Heat-treated specimens revealed compressive RS at immediately near the surface.A fabricação aditiva (FA) de metais é uma tecnologia “florescente”, em rápido desenvolvimento e com sucesso. Fusão a laser em leito de pó (LPBF) está entre os processos de FA de metais mais usados na indústria. Inconel® 718 é uma superliga à base de Nickel, que mantém as suas propriedades excecionais a altas e baixas temperaturas, desse modo, é comummente usada para produzir componentes de alto desempenho. O objetivo deste trabalho é estudar a evolução das tensões residuais (TR) de partes produzidas por LPBF, antes e pós tratamento térmico. Primeiramente, produziram-se amostras com diferentes combinações de parâmetros do processo LPBF para selecionar os melhores parâmetros. Com os resultados obtidos dessa parte do trabalho, foi estudada a influência na porosidade dos diferentes parâmetros. Então, produziram-se novas amostras com os parâmetros selecionados e foram analisadas as TR pelo método do furo cego incremental, nas condições: “as-built”, recozido (SA) e SA mais envelhecimento duplo (DA). Concluiu-se que o aumento da velocidade de varredura contribuí para a redução da porosidade. Também, para velocidades mais baixas, 400 mm/s e abaixo, a distância entre passagens de 0.13 mm foi definida como ótima. Para velocidades mais altas, 600 mm/s e 800 mm/s, a influência da distância entre passagens, de 0.05 a 0.11 mm, na porosidade é desprezível. A potência do laser e a espessura das camadas não foram estudados. Poros maiores foram observados nas amostras com maior porosidade. Também, as amostras com maior porosidade exibiram poros irregulares, e com menor porosidade poros esféricos. Em relação à evolução das TR, a face superior “as-built” apresentou uma distribuição das TR uniforme de aproximadamente 400 MPa. A face lateral apresentou distribuição anisotrópica, com TR entre 600 e 800 MPa na direção de deposição, e entre 200 e 300 MPa horizontalmente. Nas amostras SA, as TR reduziram substancialmente para valores entre 50 e 200 MPa. Foram detetados conjuntos de carbonetos, aos quais se atribuiu a ocorrência de oscilações no perfil das TR. A condição SA mais DA apresentou TR entre 10 e 50 MPa. As amostras tratadas termicamente revelaram TR à compressão bem próximo da superfície

Impacto e compensação da largura de banda vídeo em amplificadores de potência de elevado rendimento

The aim of this work is to determine, quantify and model the performance degradation of wideband power amplifiers when subject to concurrent multiband excitation, with a particular focus on the average efficiency variation. The origins of this degradation are traced to two main transistor properties: the output baseband current generation by the nonlinear transconductance, and the input baseband current generation by the nonlinear gate-source capacitance variation. Each mechanism is analised separately, first by providing a qualitative and intuitive explanation of the processes that lead to the observed efficiency degradation, and then by deriving models that allow the prediction of the average efficiency dependence with the input signal bandwidth. The resulting knowledge was used to improve matching network design, in order to optimize baseband impedance terminations and prevent the efficiency degradation. The derived models were experimentally validated with several PA prototypes implemented with Gallium Nitride HEMT devices, using both conventional and optimized baseband impedance matching networks, achieving over 400MHz instantaneous bandwidth with uncompromised efficiency. The consolidation of the wideband degradation mechanisms described in this work are an important step for modelling and design of wideband, high-efficiency power amplifiers in current and future concurrent multi-band communication systems.O objetivo deste trabalho é determinar, quantificar e modelar a degradação do desempenho de amplificadores de banda-larga quando submetidos a excitação multi-banda concorrente, com particular ênfase na variação do rendimento energético. As origens desta degradação são devidas a duas das principais propriedades do transístor: a geração de corrente em banda-base na saída pela variação não-linear da transcondutância, e a geração de corrente de banda-base na entrada pela variação não-linear da capacidade interna porta-fonte. Cada um destes mecanismos é analisado isoladamente, primeiro por uma explicação qualitativa e intuitiva dos processos que levam à degradação de eficiência observada e, em seguida, através da derivação de modelos que permitem a previsão da degradação do rendimento médio em função da largura de banda do sinal de entrada. O conhecimento resultante foi utilizado para melhorar o desenvolvimento de malhas de adaptação, por forma a otimizar as terminações de impedância em banda-base e prevenir a degradação do rendimento. Os modelos desenvolvidos foram validados experimentalmente em vários amplificadores de potência implementados com transístores de tecnologia GaN HEMT, utilizando malhas de adaptação convencionais e otimizadas, onde se obteve 400MHz de largura de banda instantânea sem degradação do rendimento. A consolidação dos mecanismos de degradação descritos neste trabalho são um importante passo para a modelação e projeto de amplificadores de elevado rendimento e largura-debanda para os sistemas de comunicação multi-banda concorrente convencionais e do futuro.Programa Doutoral em Engenharia Eletrotécnic

Manoel Correia de Andrade, território e urbanização no nordeste: uma análise de dados

XX Encontro Nacional de Economia Política: desenvolvimento Latino-Americano, Integração e Inserção Internacional - UNILA, Foz do Iguaçu, 26 a 29 de maio de 2015Manuel Correia de Andrade (1922 – 2007) é uma das principais referências sobre a formação econômica do complexo nordestino. No vasto conjunto de sua obra, o autor veio a tratar, com uma visão multidisciplinar, das relações sociais produtivas e sua infl uência sobre a formação da estrutura socioeconômica do nordeste. O presente trabalho visa expor e discorrer sobre as hipóteses do autor quanto à urbanização e os desenvolvimentos do território nordestino a partir do processo de modernização, com ênfase na marginalização decorrente do êxodo rural, e de sua relação com o centro de poder políticoBanco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES); Usina Hidrelétrica de Itaipu (ITAIPU); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Universidade Federal da Integração Latino-Americana (UNILA

Highly Confined Stacks of Graphene Oxide Sheets in Water

Since the discovery of graphene oxide (GO), the most accessible of the precursors of graphene, this material has been widely studied for applications in science and technology. In this work, we describe a procedure to obtain GO dispersions in water at high concentrations, these highly dehydrated dispersions being in addition fully redispersible by dilution. With the availability of such concentrated samples, it was possible to investigate the structure of hydrated GO sheets in a previously unexplored range of concentrations, and to evidence a structural phase transition. Tentatively applying models designed for describing the small-angle scattering curve in the Smectic A (or L$_{\alpha}$) phase of lyotropic systems, it was possible to extract elastic parameters characterising the system on the dilute side of the transition, thereby evidencing the relevance of both electrostatic and steric (Helfrich) interactions in stabilising aqueous lamellar stacks of GO sheetsComment: 11 pages, 10 figure

Spatio-Spectral Vector Beams

Increasing the complexity of a light field through the advanced manipulation of its degrees of freedom (DoF) provides new opportunities for fundamental studies and technologies. Correlating polarization with the light's spatial or spectral shape results in so-called spatial or spectral vector beams that are fully polarized and have a spatially or spectrally varying polarization structure. Here, we extend the general idea of vector beams by combining both approaches and structuring a novel state of light in three non-separable DoF's, i.e. space, wavelength, and polarization. We study in detail their complex polarization structure, show that the degree of polarization of the field is only unveiled when the field is narrowly defined in space and wavelength, and demonstrate the analogy to the loss of coherence in non-separable quantum systems. Such light fields allow fundamental studies on the non-separable nature of a classical light field and new technological opportunities, e.g. through applications in imaging or spectroscopy