Study of strain hardening, recrystallization and grain growth in AZ31B magnesium alloy sheet.

As ligas de magnésio atraíram a atenção novamente nos últimos anos por causa de suas propriedades de baixa densidade, resistência à tração e rigidez específica. Por outro lado, a maior limitação para o uso de ligas trabalhadas é a baixa conformabilidade em temperatura ambiente devido à estrutura hexagonal compacta (HCP) das ligas. O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo estudar o encruamento, recristalização e crescimento de grãos durante a laminação de liga magnésio AZ31B em alta e baixa temperatura, analisando a evolução da microestrutura, da textura e a variação das propriedades sensíveis à microestrutura. A liga AZ31B é sensível à taxa de deformação em alta temperatura, entretanto, a anisotropia é negativamente afetada na laminação a frio, portanto, apresenta uma melhor laminação na faixa de temperaturas de 200 a 300ºC, devido ao refinamento de grãos, causado pela recuperação e recristalização dinâmica. O estudo foi realizado em amostras de uma chapa de liga de magnésio AZ31B recristalizada (2 mm de espessura). Amostras foram deformadas por laminação em temperaturas diferentes (25, 100, 200, 250 e 300ºC) e com diferentes taxas de deformação. A caracterização microestrutural foi realizada com auxílio de várias técnicas complementares de análise microestrutural, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, análise de raios-X por dispersão de energia, difração de raios X e microdureza Vickers. A deformabilidade e a ocorrência de recristalização dinâmica e crescimento de grãos mostraram forte dependência com as condições de laminação. Na laminação a frio, o refinamento de grão foi mais efetivo com baixas taxas de deformação (1,6 s-1) do que na laminação a quente. Entretanto, a intensa textura basal foi enfraquecida em temperaturas próximas a 300ºC e com taxas de deformação próximas a 3,5 s-1. A ductilidade das ligas pode ser melhorada em altas temperaturas de deformação, pelo refinamento dos grãos que produz a diminuição da fração volumétrica das regiões macladas e pelo aumento do número de sistemas de deslizamento, além do enfraquecimento da intensa textura basal, característica das ligas de magnésio.Magnesium alloys have attracted the attention again in recent years because of their low density, their specific tensile strength and rigidity. However, the greatest limitation for the usage of wrought magnesium alloys is their poor formability at room temperature due to the hexagonal closed packed (HCP) crystal structure. The present research focused on study the work-hardening, recrystallization and grain growth during rolling of AZ31B magnesium alloy at low and high rolling temperature. It was made through the analysis of microstructure and texture evolution and variations of microstructure-sensitive properties. The AZ31 magnesium alloy is sensitive to strain rate at high temperature, meanwhile, the anisotropy is adversely impacted in cold rolling sheets. Thus, AZ31B magnesium alloy exhibits better workability in 200-300°C temperature range due to the grain refinement caused by dynamic recovery and dynamic recrystallization. This research was carried out on samples of recrystallized sheet (2 mm in thickness). Samples were deformed by rolling at different temperatures (25, 100, 200, 250 and 300°C), using different strain rates. Microstructural characterization was done by using several complementary techniques of microstructural analysis, such as optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray analysis by energy dispersive, X-ray diffraction and Vickers microhardness tests. A competition between dynamic recrystallization and grain growth depends on rolling conditions. Low strain rate (1,6 s-1) at cold rolling improved more effective in refining grains than warm rolling. Meanwhile, the intense basal texture was weakened at 300°C with a high strain rate of 3,5 s-1. The ductility of magnesium alloys can be greatly improved at high temperature, with a fine grain structure that causes the reduced volume fraction of twins, and an increase the number of slip systems, weakening the intense basal texture, rather characteristic for magnesium alloys

Study of phenol degradation in aqueous solution by means of the oxidation processes O3, O3/UV e O3-H2-O2

Neste trabalho, estudou-se a degradação de fenol em solução aquosa por meio dos processos O3, O3/UV e O3-H2O2. Os experimentos foram realizados em batelada com alimentação de ozônio em um reator fotoquímico de bancada com fonte de radiação UVC (254 nm) anular de imersão. Foram avaliados os efeitos das seguintes variáveis, no intervalo de valores mínimos e máximos: concentração inicial de fenol (TOC0) (100 e 500 mgC L-1); pH (entre 3 e 11); concentração de ozônio (10 e 50 mg L-1) e/ou de peróxido de hidrogênio (0,1 e 10 mM); presença ou não de radiação UVC. Utilizaram-se planejamentos experimentais fatoriais fracionários em dois níveis e apresentam-se análises estatísticas para as respostas (remoções porcentual e absoluta de TOC e taxa de remoção de TOC). Os experimentos resultaram em valores máximos de remoção de TOC iguais a 86% (processo O3-H2O2) e 99% (processo O3/UV), para TOC inicial mínimo (valor nominal igual a 100 mgC L-1); nesse caso, a maior taxa de remoção de TOC foi obtida com o processo O3-H2O2 com máxima concentração de peróxido de hidrogênio e pH 8. Na ausência de H2O2, o aumento da concentração de ozônio e a irradiação UVC apresentaram efeito positivo sobre a remoção de TOC, bem como sobre a taxa de remoção, para menor concentração inicial de fenol. Por sua vez, o aumento da concentração de H2O2 no processo O3-H2O2 favoreceu todas as respostas avaliadas, em particular para a maior concentração de ozônio. Para TOC0 baixo, a comparação entre os processos permite concluir que na grande maioria dos casos o processo O3-H2O2 resultou melhor que os sistemas O3 e O3/UV quanto à taxa de remoção de TOC, para os dois níveis de concentração de H2O2 avaliadas; para a remoção de TOC, porém, há forte dependência de [O3] e [H2O2].Para TOC0 alto, o processo O3-H2O2 mostrou-se sempre mais vantajoso que os processos O3 e O3/UV para todas as respostas. Utilizou-se a técnica de redes neurais artificiais para a obtenção de modelos empíricos para previsão da taxa de remoção de TOC em função do tempo para os sistemas O3, O3/UV e O3-H2O2. Os modelos ajustaram adequadamente os resultados experimentais e podem ser convenientemente acoplados a balanços de massa com a finalidade de simular o desempenho dos processos para diferentes condições das variáveis estudadas.In this work, the degradation of phenol in aqueous solutions was studied by means of the O3, O3/UV, and O3-H2O2 oxidation processes. Experiments were carried out in batch with ozone feed in a bench-scale photochemical reactor with an annular UVC (254 nm) radiation source. The effects of the following variables were studied, according to their minimum and maximum levels: phenol initial concentration (TOC0) (100 and 500 mgC L-1); pH (between 3 and 11); ozone concentration (10 and 50 mg L-1) and/or hydrogen peroxide concentration (0.1 and 10 mM); presence or absence of UVC radiation. Fractional factorial designs at two levels were employed, and statistical analyses for the responses (percent and total TOC removals, TOC removal rate) are presented. The experiments resulted in maximum TOC removals of 86% (O3-H2O2) and 99% (O3/UV) for the minimum initial TOC (reference value, 100 mgC L-1). In this case, the highest TOC removal rate was obtained with the O3-H2O2 process with maximum hydrogen peroxide concentration and pH 8. In the absence of H2O2, the increase in ozone concentration and UVC irradiation showed a positive effect upon TOC removal and TOC removal rate, for the lowest initial phenol concentration. On the other hand, the increase in H2O2 concentration in the O3-H2O2 process favored all measured responses, particularly for the highest ozone concentration. For low TOC0, the comparison of the processes studied enabled to conclude that in most cases the O3-H2O2 process revealed to perform better than the O3 and O3-UV systems in terms of the TOC removal rate for the two H2O2 concentration levels; for the TOC removal, however, a strong dependence on [O3] and [H2O2] was verified. For higher TOC0 values the O3-H2O2 process showed a better performance than the others for all responses.The artificial neural networks methodology was used to obtain empirical kinetic models for the prediction of TOC removal rate as a function of reaction time for O3, O3/UV, and O3-H2O2 systems. The models adequately fitted experimental results and can be conveniently coupled with mass balances to simulate the process performance for different sets of values for the input variables

Study of phenol degradation in aqueous solution by means of the oxidation processes O3, O3/UV e O3-H2-O2

Neste trabalho, estudou-se a degradação de fenol em solução aquosa por meio dos processos O3, O3/UV e O3-H2O2. Os experimentos foram realizados em batelada com alimentação de ozônio em um reator fotoquímico de bancada com fonte de radiação UVC (254 nm) anular de imersão. Foram avaliados os efeitos das seguintes variáveis, no intervalo de valores mínimos e máximos: concentração inicial de fenol (TOC0) (100 e 500 mgC L-1); pH (entre 3 e 11); concentração de ozônio (10 e 50 mg L-1) e/ou de peróxido de hidrogênio (0,1 e 10 mM); presença ou não de radiação UVC. Utilizaram-se planejamentos experimentais fatoriais fracionários em dois níveis e apresentam-se análises estatísticas para as respostas (remoções porcentual e absoluta de TOC e taxa de remoção de TOC). Os experimentos resultaram em valores máximos de remoção de TOC iguais a 86% (processo O3-H2O2) e 99% (processo O3/UV), para TOC inicial mínimo (valor nominal igual a 100 mgC L-1); nesse caso, a maior taxa de remoção de TOC foi obtida com o processo O3-H2O2 com máxima concentração de peróxido de hidrogênio e pH 8. Na ausência de H2O2, o aumento da concentração de ozônio e a irradiação UVC apresentaram efeito positivo sobre a remoção de TOC, bem como sobre a taxa de remoção, para menor concentração inicial de fenol. Por sua vez, o aumento da concentração de H2O2 no processo O3-H2O2 favoreceu todas as respostas avaliadas, em particular para a maior concentração de ozônio. Para TOC0 baixo, a comparação entre os processos permite concluir que na grande maioria dos casos o processo O3-H2O2 resultou melhor que os sistemas O3 e O3/UV quanto à taxa de remoção de TOC, para os dois níveis de concentração de H2O2 avaliadas; para a remoção de TOC, porém, há forte dependência de [O3] e [H2O2].Para TOC0 alto, o processo O3-H2O2 mostrou-se sempre mais vantajoso que os processos O3 e O3/UV para todas as respostas. Utilizou-se a técnica de redes neurais artificiais para a obtenção de modelos empíricos para previsão da taxa de remoção de TOC em função do tempo para os sistemas O3, O3/UV e O3-H2O2. Os modelos ajustaram adequadamente os resultados experimentais e podem ser convenientemente acoplados a balanços de massa com a finalidade de simular o desempenho dos processos para diferentes condições das variáveis estudadas.In this work, the degradation of phenol in aqueous solutions was studied by means of the O3, O3/UV, and O3-H2O2 oxidation processes. Experiments were carried out in batch with ozone feed in a bench-scale photochemical reactor with an annular UVC (254 nm) radiation source. The effects of the following variables were studied, according to their minimum and maximum levels: phenol initial concentration (TOC0) (100 and 500 mgC L-1); pH (between 3 and 11); ozone concentration (10 and 50 mg L-1) and/or hydrogen peroxide concentration (0.1 and 10 mM); presence or absence of UVC radiation. Fractional factorial designs at two levels were employed, and statistical analyses for the responses (percent and total TOC removals, TOC removal rate) are presented. The experiments resulted in maximum TOC removals of 86% (O3-H2O2) and 99% (O3/UV) for the minimum initial TOC (reference value, 100 mgC L-1). In this case, the highest TOC removal rate was obtained with the O3-H2O2 process with maximum hydrogen peroxide concentration and pH 8. In the absence of H2O2, the increase in ozone concentration and UVC irradiation showed a positive effect upon TOC removal and TOC removal rate, for the lowest initial phenol concentration. On the other hand, the increase in H2O2 concentration in the O3-H2O2 process favored all measured responses, particularly for the highest ozone concentration. For low TOC0, the comparison of the processes studied enabled to conclude that in most cases the O3-H2O2 process revealed to perform better than the O3 and O3-UV systems in terms of the TOC removal rate for the two H2O2 concentration levels; for the TOC removal, however, a strong dependence on [O3] and [H2O2] was verified. For higher TOC0 values the O3-H2O2 process showed a better performance than the others for all responses.The artificial neural networks methodology was used to obtain empirical kinetic models for the prediction of TOC removal rate as a function of reaction time for O3, O3/UV, and O3-H2O2 systems. The models adequately fitted experimental results and can be conveniently coupled with mass balances to simulate the process performance for different sets of values for the input variables

Study of strain hardening, recrystallization and grain growth in AZ31B magnesium alloy sheet.

As ligas de magnésio atraíram a atenção novamente nos últimos anos por causa de suas propriedades de baixa densidade, resistência à tração e rigidez específica. Por outro lado, a maior limitação para o uso de ligas trabalhadas é a baixa conformabilidade em temperatura ambiente devido à estrutura hexagonal compacta (HCP) das ligas. O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo estudar o encruamento, recristalização e crescimento de grãos durante a laminação de liga magnésio AZ31B em alta e baixa temperatura, analisando a evolução da microestrutura, da textura e a variação das propriedades sensíveis à microestrutura. A liga AZ31B é sensível à taxa de deformação em alta temperatura, entretanto, a anisotropia é negativamente afetada na laminação a frio, portanto, apresenta uma melhor laminação na faixa de temperaturas de 200 a 300ºC, devido ao refinamento de grãos, causado pela recuperação e recristalização dinâmica. O estudo foi realizado em amostras de uma chapa de liga de magnésio AZ31B recristalizada (2 mm de espessura). Amostras foram deformadas por laminação em temperaturas diferentes (25, 100, 200, 250 e 300ºC) e com diferentes taxas de deformação. A caracterização microestrutural foi realizada com auxílio de várias técnicas complementares de análise microestrutural, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, análise de raios-X por dispersão de energia, difração de raios X e microdureza Vickers. A deformabilidade e a ocorrência de recristalização dinâmica e crescimento de grãos mostraram forte dependência com as condições de laminação. Na laminação a frio, o refinamento de grão foi mais efetivo com baixas taxas de deformação (1,6 s-1) do que na laminação a quente. Entretanto, a intensa textura basal foi enfraquecida em temperaturas próximas a 300ºC e com taxas de deformação próximas a 3,5 s-1. A ductilidade das ligas pode ser melhorada em altas temperaturas de deformação, pelo refinamento dos grãos que produz a diminuição da fração volumétrica das regiões macladas e pelo aumento do número de sistemas de deslizamento, além do enfraquecimento da intensa textura basal, característica das ligas de magnésio.Magnesium alloys have attracted the attention again in recent years because of their low density, their specific tensile strength and rigidity. However, the greatest limitation for the usage of wrought magnesium alloys is their poor formability at room temperature due to the hexagonal closed packed (HCP) crystal structure. The present research focused on study the work-hardening, recrystallization and grain growth during rolling of AZ31B magnesium alloy at low and high rolling temperature. It was made through the analysis of microstructure and texture evolution and variations of microstructure-sensitive properties. The AZ31 magnesium alloy is sensitive to strain rate at high temperature, meanwhile, the anisotropy is adversely impacted in cold rolling sheets. Thus, AZ31B magnesium alloy exhibits better workability in 200-300°C temperature range due to the grain refinement caused by dynamic recovery and dynamic recrystallization. This research was carried out on samples of recrystallized sheet (2 mm in thickness). Samples were deformed by rolling at different temperatures (25, 100, 200, 250 and 300°C), using different strain rates. Microstructural characterization was done by using several complementary techniques of microstructural analysis, such as optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray analysis by energy dispersive, X-ray diffraction and Vickers microhardness tests. A competition between dynamic recrystallization and grain growth depends on rolling conditions. Low strain rate (1,6 s-1) at cold rolling improved more effective in refining grains than warm rolling. Meanwhile, the intense basal texture was weakened at 300°C with a high strain rate of 3,5 s-1. The ductility of magnesium alloys can be greatly improved at high temperature, with a fine grain structure that causes the reduced volume fraction of twins, and an increase the number of slip systems, weakening the intense basal texture, rather characteristic for magnesium alloys

Effects of cold and warm cross-rolling on microstructure and texture evolution of AZ31B magnesium alloy sheet

Mg alloys conventionally rolled often present strong basal textures that affect negatively further deformations, limiting their applications. The present research found that cross-rolling experiences in adequate conditions can weaken those intense basal textures as a result of the interaction of deformation mechanisms and dynamic recrystallization. The effects of rolling temperature and strain rate on the microstructure and texture of an AZ31B magnesium alloy sheet generated heterogeneous microstructure where the initial basal texture was strengthened during cold cross-rolling and it was gradually weakening by the rolling reduction and the rolling temperature increases in such a way that a rather weak basal fiber was produced applying reductions higher than 15% at temperatures higher than 200 °C. Their ODF functions supported the texture weakening, exhibiting a combination of two crystallographic orientations represented by {0001}  and {0001}〈101¯0〉. Keywords: AZ31B magnesium alloy, Microstructure, Texture, Cross rollin

Treatment of Aqueous Effluents Containing Phenol by the O(3), O(3)-UV, and O(3)-H(2)O(2) Processes: Experimental Study and Neural Network Modeling

In this work, the oxidation of the model pollutant phenol has been studied by means of the O(3), O(3)-UV, and O(3)-H(2)O(2) processes. Experiments were carried out in a fed-batch system to investigate the effects of initial dissolved organic carbon concentration, initial, ozone concentration in the gas phase, the presence or absence of UVC radiation, and initial hydrogen peroxide concentration. Experimental results were used in the modeling of the degradation processes by neural networks in order to simulate DOC-time profiles and evaluate the relative importance of process variables