Improvements in the mechanical properties of the 18R↔6R high-hysteresis martensitic transformation by nanoprecipitates in CuZnAl alloys

The 18R. ↔. 6R martensite-martensite transformation in Cu-based alloys exhibits large hysteresis, large pseudoelastic strain and weak transformation stress dependence on temperature. However, concomitant plastic deformation taking place in the 6R phase inhibits the use of these properties for applications. A novel approach to minimizing or even suppressing 6R plastic deformation during the 18R-6R transformation in CuZnAl shape-memory alloy single crystals with electronic concentration . e/. a=. 1.48 is presented. The method is based on a thermal treatment that introduces nanoprecipitates in the alloy. Results suggest that the role of CuZnAl shape-memory alloys in engineering should be reconsidered, as many energy damping applications could benefit from the huge hysteresis associated with the 18R-6R transformation, once the 6R plastic deformation is suppressed.Fil: de Castro Bubani, Franco. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Sade Lichtmann, Marcos Leonel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Lovey, Francisco Carlos. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentin

Materiales memoriosos: aleaciones especiales pueden minimizar daños o pérdidas humanas en sismos

Al aplicarse una fuerza mecánica a la gran mayoría de los metales o aleaciones, éstos sufren una deformación proporcional a la fuerza aplicada, hasta cierto umbral. Al quitarse la fuerza, el material recupera su forma original. Este fenómeno se llama deformación elástica y el umbral mencionado recibe el nombre de límite elástico. La deformación elástica es la base del funcionamiento de los resortes. Una vez superado el límite máximo de deformación elástica, el material empieza a deformarse permanentemente, lo que se conoce como deformación plástica, la que puede continuar hasta la fractura del material. Las aleaciones con efecto memoria presentan un comportamiento mecánico diferente al de un metal común. Dicho comportamiento se caracteriza por propiedades particulares conocidas como efecto pseudoelástico y efecto memoria de forma. Aleaciones especiales pueden minimizar daños o pérdidas humanas en sismos

Materiales memoriosos: Aleaciones especiales pueden minimizar daños o pérdidas humanas en sismos

Este artículo de divulgación científica presenta una breve introducción a las aleaciones con efecto memoria. Son presentadas la principales diferencias entre las aleaciones con efecto memoria y las aleaciones comunes, el origen del efecto memoria, la pseudoelasticidad que está presente en algunas de estas aleaciones y sus posibles usos en la amortiguación de vibraciones mecánicas. Fil: de Castro Bubani, Franco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Unidad Presidencia; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Sade Lichtmann, Marcos Leonel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Unidad Presidencia. Gerencia de Recursos Humanos. Dirección de Des.de Rec.humanos. Departamento de Carrera del Investigador; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Lovey, Francisco Carlos. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentin

Efeitos da adição de níquel em ligas ferro-cromo. Parte I: propriedades mecânicas

The aim of this work was to study the influence of Ni additions on the mechanical properties of Fe-Cr alloys. For this purpose, alloys were prepared with an 18%Cr-0.01%C-0.2%Si-0.4%Mn base composition and variable Ni content (0, 10, 20, 40 and 60 weight %). The alloys were characterized by X-Ray diffraction and thermal analyses. Their hardness was determined before and after cold deformation. Tension tests were carried out at room temperature and 350ºC to verify the effect of temperature on the mechanical behavior of the alloys. The mechanical characterization aim was to use these figures to correlate mechanical properties and machinability (results originating from a parallel study).O objetivo desse trabalho é estudar a influência de adições de níquel sobre as propriedades mecânicas de ligas Fe-Cr. Para atender a esse propósito, foram preparadas diversas ligas com a composição básica 18%Cr - 0,01%C - 0,2%Si - 0,4%Mn, variando-se o teor de níquel (0, 10, 20, 40 e 60 % em peso). A caracterização das ligas foi feita por difração de raios X e análise térmica. Foi determinada a dureza das ligas no estado como recebido e após a imposição de deformação a frio. Foram realizados ensaios de tração à temperatura ambiente e a 350ºC, para verificar o efeito da temperatura sobre o comportamento mecânico das mesmas. O objetivo da caracterização mecânica das ligas é o de associar as propriedades mecânicas com as propriedades de usinabilidade, obtidas em estudo que está sendo desenvolvido em paralelo.149154Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Effect of the temperature on the structure and stability of Fe - 18 Cr - (0 to 60) Ni alloys

The material studied consists of a series of alloys with a basic composition (weight %): 18Cr - 0.01 C - 0.2 Si - 0.4 Mn, and levels of nickel varying from zero to 60%. Alloys in the annealed condition and after deformation at room temperature, 350 and 700°C to simulate the high temperatures achieved during machining were observed by optical microscopy. Equilibrium diagrams were generated by computational thermodynamics (Thermocalc) to predict the behavior of these alloys in a wide range of temperatures. The theoretical thermodynamic equilibrium conditions of the system were compared to the observed microstructures, indicating that the CFC phase in alloys with nickel content between 10% and 30% is, in fact, in a metastable condition at room temperature. Martensitic transformation induced by cold work in the alloy with 10% Ni was observed, validating the computer calculations.O material estudado consiste de uma série de ligas com composição base (% em peso) de 18Cr - 0,01C - 0,2Si - 0,4Mn e teores de níquel variando de zero a 60%. Analisou-se a microestrutura por microscopia ótica das ligas no estado recozido e após deformação à temperatura ambiente, 350 e 700ºC, de modo a simular as altas temperaturas alcançadas na usinagem dessas ligas. Foram também gerados diagramas de equilíbrio das ligas por termodinâmica computacional (Thermocalc) para se prever o comportamento dessas ligas em uma larga faixa de temperaturas. As condições teóricas de equilíbrio termodinâmico do sistema foram comparadas às microestruturas observadas, indicando que a fase CFC nas ligas com teor de níquel entre 10% e 30% em peso está, na realidade, em uma condição metaestável à temperatura ambiente. Foi observada transformação martensítica induzida por trabalho a frio na liga com 10%Ni, validando os cálculos computacionais.455

Effect of temperature and nickel content on the mechanical properties and their correlation with the machinability of Fe-18Cr-Ni alloys

Tensile tests were carried out at room temperature in Fe-18% Cr alloys, with nickel content varying between zero and 60%, and the properties obtained were correlated with the results of machinability previously obtained by the group. The alloys were also tested at 350 and 700°C in order to obtain these properties in the range of temperature compatible with the machining process. The ferritic alloy presented lower elongation and UTS (ultimate tensile strength) than austenitic alloys at room temperature and 350°C, which explains why, in the machining process, the ferritic alloy shows much greater tool life if compared to austenitic alloys (100 against 20 to 50 minutes, respectively). In the test at 350°C, the temperature reached during machining, the increase in nickel content increased the UTS of austenitic alloys, hampering the machining, and also elevated the ductility (elongation) that produces a higher volume of material adhered on the tool. This higher adhesion capacity, allied to a higher mechanical strength, explains the increase of tool wear as a function of increasing nickel content in the alloy with a consequent reduction in the life of the tool.Foram realizados ensaios de tração na temperatura ambiente em ligas Fe-18%Cr, com teor de níquel variando entre zero e 60% e correlacionaram-se as propriedades obtidas com os resultados de usinabilidade obtidos anteriormente pelo grupo. As ligas foram ensaiadas, também, a 350 e 700ºC, de modo a determinar suas propriedades, na faixa de temperatura alcançada, no local da usinagem. A liga ferrítica apresentou alongamento e limite de resistência menores que as ligas austeníticas, tanto à temperatura ambiente, como a 350°C, o que explica porque, na usinagem dessas ligas, a vida da ferramenta foi muito maior que nas ligas austeníticas (100 contra 20 a 50 minutos, respectivamente). No ensaio a 350ºC, temperatura atingida pela peça na região de usinagem, o aumento do teor de níquel elevou, tanto o limite de resistência das ligas austeníticas, o que dificulta a usinagem, como, também, elevou a ductilidade (alongamento), facilitando a adesão da liga sobre a ferramenta de corte e exigindo maior esforço na usinagem, com conseqüente redução da vida da ferramenta.18519

Desarrollo de materiales con memoria de forma de alta histéresis para disipación de energía en estructuras sismorresistentes.

En esta tesis, las propiedades mecánicas de monocristales de CuZnAl y CuAlBe con efecto memoria son estudiadas, con vistas a posibles aplicaciones en estructuras sismorresistentes. Con el objetivo de optimizar las propiedades relacionadas a la amortiguación de vibraciones mecánicas, se estudia el efecto de la introducción de precipitados de otras fases sobre la formación de la martensita 6R. Se estudia el comportamiento mecánico asociado a la transformación secuencial martensita-martensita, a partir de la fase 18R hacia la estructura martensítica 6R, a distintas velocidades, en monocristales CuZnAl. La capacidad de amortiguación es evaluada por medio de un prototipo y un modelo numérico con un grado de libertad. Los resultados obtenidos indican que la histéresis asociada a las transformaciones martensíticas en monocristales de CuZnAl con precipitados puede ser aprovechada en sistemas amortiguadores de oscilaciones mecánicas

Influence of nickel content and temperature in the mechanical properties and microstructure of Fe-18Cr-Ni alloys

Orientador: Paulo Roberto MeiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Os efeitos da adição de níquel e da temperatura em ligas ferro-cromo foram estudados. Sete ligas de base ferro, com 18% Cr e teores de níquel variando entre zero e 60%, foram utilizadas no estudo (0, 10, 20, 30, 40, 50 e 60% Ni). Foram realizados ensaios de tração em temperatura ambiente, 350 e 700 ºC; simulação por termodinâmica computacional; microscopia ótica no estado recozido, nas amostras de quick stop, após deformação a frio, a 350 e a 700 ºC; difração de raios X no estado recozido, após deformação a 350 e a 700 ºC; ensaio de dureza a quente a 100, 200, 300 e 400 ºC; ensaio de impacto Charpy em temperatura ambiente e a -196 ºC; e ensaio de quick stop; análise térmica por DTA; ensaios de dureza no estado recozido, nos cavacos obtidos em torneamento, após deformação a 350 e 700 ºC. Os resultados dos ensaios de tração a 350 ºC foram correlacionados com os dados obtidos por Marques (2007), visando relacionar propriedades mecânicas e usinabilidade. A tendência geral de redução da usinabilidade com o aumento do teor de níquel foi relacionada com o aumento da resistência mecânica e da ductilidade a quente, proporcionados pelo níquel. A alta usinabilidade observada na liga 30% Ni foi relacionada com a presença de inclusões com cálcio nesta liga, o que proporcionou ganhos muito expressivos em usinabilidade, mas sem prejudicar as propriedades mecânicas avaliadas.Abstract: The effects of nickel addition and temperature in iron-chromium alloys have been studied. Seven iron-base alloys with 18% Cr and nickel content varying from zero to 60% were used in the study (0, 10, 20, 30, 40, 50 and 60% Ni). The alloys were submitted to tension tests at room temperature, 350 and 700 ºC; computational thermodynamics simulations; optical metallography observations in annealed state, after deformation at room temperature, 350 and 700 oC, and in quick stop samples; x-ray diffraction, annealed and after deformation at 350 and 700 ºC; hot hardness test at 100, 200, 300 and 400 ºC; Charpy impact tests at room temperature and at -196 ºC; quick stop test; differential thermal analysis tests; Vickers hardness tests: annealed, on chips, after deformation at 350 and 700 ºC. The results of the tension tests at 350 ºC were correlated with the data obtained by Marques (2007), aiming at reaching a relationship between mechanical properties and machinability. The general tendency of reduction in machinability with the increase of nickel content was related to the increase in mechanical strength and hot ductility provided by nickel. The high machinability observed in the 30% Ni alloy was related with the presence of calcium inclusions in this alloy, which allowed for significant gains in machinability, but without loss to the evaluated mechanical properties.MestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestre em Engenharia Mecânic