Abstract: Na construção de cascos resistentes de submarinos são utilizados, frequentemente, os processos de conformação a frio e de soldagem. Estes processos produzem na estrutura deformações plásticas permanentes originando tensões residuais. A presença das tensões residuais é equivalente a introduzir uma pré-carga inicial na estrutura, o que acelera o processo de plastificação, reduzindo à capacidade de resistência da estrutura à pressão hidrostática. Para quantificar esta redução foi realizado, inicialmente, um estudo considerando a presença das tensões residuais devido à conformação a frio das chapas do casco e do flange das cavernas, para submarinos com 6, 8 e 10 m de diâmetro, em aço HY100. Para isso, um modelo não-linear foi produzido considerando não-linearidades geométricas e de material. Complementarmente, também foi estudada a influência de perfis de tensões residuais definidos a partir de resultados experimentais na redução da pressão de colapso do casco resistente do submarino espanhol S-80. Estes perfis consideram a presença simultânea de tensões residuais de conformação e de soldagem. Em todos os modelos estudados, as tensões residuais foram introduzidas no modelo numérico utilizando o comando INISTATE disponível no software comercial Ansys. Este comando é frequentemente utilizado na literatura em modelos numéricos envolvendo tensões residuais e foi validado utilizando três modelos de referência disponíveis na literatura. Ao final, pôde-se verificar que a presença das tensões residuais acelera a plastificação do casco resistente e reduz a pressão de colapso em até 5%, sendo a tensão residual de conformação a que mais contribuí nesta redução. De qualquer forma, pôde-se concluir que a influência das tensões residuais é pequena quando comparada com a pressão de colapso obtida para cada casco resistente analisado.

Palavras-Chave: submarines; casks; residual stresses; deformation; plasticity; cold working; welding; i codes

FRANQUETTO, PAULO R. Avaliação da influência da tensão residual na instabilidade de cascos resistentes de submarinos. Orientador: Miguel Mattar Neto. 2015. 218 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2015.tde-09102015-083653. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/25193. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Uma variedade significativa de propriedades apresentadas pelos materiais é fortemente dependente da microestrutura, dentre elas pode-se citar limites de resistência e escoamento, alongamento, tenacidade, resistência ao impacto entre outras. Nas ligas comercializadas a microestrutura dos metais (tamanho de grão) é controlada de acordo com a aplicação, através de tratamentos termomecânicos convencionais, como forjamento, laminação e extrusão, onde o tamanho de grão alcançado pode chegar à ordem dos micrometros. O Equal-Channel Angular Pressing (ECAP), ou Prensagem Angular em Canais Iguais, é uma técnica de processamento não convencional, que tem a capacidade de submeter os metais processado à chamada deformação plástica severa (DPS), permitindo assim a obtenção de metais com tamanhos de grão abaixo de 1μm. O presente trabalho irá analisar os fenômenos metalúrgicos envolvidos na aplicação do ECAP na superliga de níquel Inconel 600 (liga 600), composta de 72% níquel, 14-17% cromo e 6-10% ferro, que é utilizada na indústria nuclear como material dos tubos do circuito primário dos geradores de vapor dos Pressurized Water Reactors (PWR), ou Reatores de Água Pressurizada. Amostras da liga 600 foram solubilizadas e processadas por ECAP até 5 passes utilizando as rotas A e Bc e, após o processamento, algumas foram submetidas à tratamentos térmicos em diferentes temperaturas. Para caracterização microestrutural foram utilizados microscópios óptico, eletrônico de varredura e de transmissão, a textura foi analisada por meio das técnicas de difração de raios X e Electron Backscatter Diffraction, EBSD ou Difração de Elétrons Retro-Espalhados e a dureza foi caracterizada por meio de microdureza Vickers. Após a deformação da liga 600 solubilizada, observou-se uma mudança na microestrutura, a amostra solubilizada possuía grãos grosseiros e apresentava maclas de recozimento e, após o primeiro passe notou-se formação de estruturas de deformação com o aparecimento de linhas de escorregamento e após o terceiro passe são observadas bandas de deformação e de transição. Também foram observadas diferentes subestruturas de discordâncias formadas pelas diferentes rotas de processamento como estruturas celulares e microbandas. A microdureza da liga sofreu um incremento à medida que novos passes foram feitos, fenômeno que pode ser correlacionado com o aumento da resistência mecânica da liga. Além disso, observou-se que pela rota BC os valores de microdureza são mais homogêneos do que os encontrados pela rota A. As análises de EBSD evidenciaram que rota BC produziu grão mais equiaxiais e também uma quantidade maior de grãos com contornos de alto ângulo, enquanto a rota A produziu grãos mais alongados e uma menor quantidade de grãos com contornos de alto ângulo. A análise, por difração de raios X, das amostras deformadas pela rota A, sem tratamento térmico, evidenciou que uma tendência de formação de textura associada aos planos e direções {111} <110>, e após os tratamentos térmicos houve a formação uma nova textura associada aos planos e direções {114} <221>. As amostras deformadas pela rota BC tende a formar texturas referentes aos planos e direções {112} <110> apesar da formação de outras texturas, que após os tratamentos térmicos formaram diversas outras texturas associadas aos planos e direções {110} <110>, {100} <110> e {111} <110>.

Palavras-Chave: deformation; materials working; mechanical properties; plasticity; microstructure; grain boundaries; nickel alloys; materials testing; stress analysis; density; heat treatments; x-ray fluorescence analysis; x-ray diffraction; electron scanning; optical microscopy

DIAS, RENAN A.F. Caracterização microestrutural e mecânica de ligas à base de níquel após processamento mecânico (deformação plástica severa) e tratamento térmico. Orientador: Waldemar Alfredo Monteiro. 2019. 79 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-04022020-093955. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30805. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O presente estudo está dividido em duas partes. A primeira parte está relacionada à preparação de pós de Cr3C2-25(Ni20Cr) nanoestruturados através do processo de moagem de alta energia, bem como à caracterização dos pós moídos e no estado como recebido. A análise dos dados obtidos nesta etapa do trabalho foi feita utilizando-se uma abordagem essencialmente teórica. A segunda parte deste estudo refere-se à produção e caracterização de revestimentos preparados com os pós de Cr3C2-25(Ni20Cr) nanoestruturados e como recebido. O comportamento destes revestimentos sob erosão-oxidação em alta temperatura foi comparado com base em uma abordagem de caráter mais tecnológico. O tamanho médio de cristalito do pó de Cr3C2-25(Ni20Cr) decresceu rapidamente de 145 nm para 50 nm nos estágios iniciais de moagem e, posteriormente, com o aumento do tempo de moagem, decresceu mais lentamente até atingir um estado estacionário para um tamanho de cristalito em torno de 10 nm. Este estado estacionário corresponde ao início do processo de recuperação dinâmica. A máxima deformação da rede cristalina (&delta; = 1,17%) foi observada para pós moídos por 16 horas, caracterizando um tamanho crítico de cristalito da ordem de 28 nm. Por outro lado, o parâmetro de rede atingiu um mínimo para pós moídos por 16 horas. Após atingir o tamanho crítico de cristalito, a densidade de discordâncias praticamente não mais varia (estado estacionário) e toda deformação plástica posteriormente introduzida no material é acomodada através de eventos que ocorrem nos contornos de grão, particularmente por meio do processo designado deslizamento de contorno de grão (grain boundary sliding). A energia de deformação armazenada na rede cristalina dos pós de Cr3C2-25(Ni20Cr) moídos com diferentes tempos de moagem foi determinada por meio de medidas da variação de entalpia. Estes resultados indicaram que a máxima variação de entalpia (&Delta;H = 722 mcal) também ocorreu para pós moídos por 16 horas. Analogamente, a máxima variação do calor específico (&Delta;Cp = 0,278 cal/gK) ocorreu para pós moídos por 16 horas. As seguintes propriedades mecânicas dos revestimentos de Cr3C2-25(Ni20Cr), preparados utilizando-se o processo HVOF de aspersão térmica, foram determinadas: microdureza Vickers, módulo de Young e tenacidade à fratura. As propriedades dos revestimentos preparados com os pós nanoestruturados e como recebido foram comparadas. A dureza e o módulo de Young dos revestimentos preparados com os pós nanoestruturados foram aproximadamente 26% maiores que aqueles preparados com os pós como recebido. A tenacidade à fratura dos revestimentos nanoestruturados foi aproximadamente 36% maior do que o verificado para os revestimentos produzidos com pós no estado como recebido. A resistência à erosão-oxidação do revestimento produzido com o pó nanoestruturado foi em torno de 52% maior do que a do revestimento preparado com o pó no estado como recebido, a 800ºC. Ambos os revestimentos mostraram um aumento da taxa de erosão-oxidação para temperaturas acima de 450ºC.

Palavras-Chave: powder metallurgy; crystal lattices; nanostructures; nichrome; milling; corrosion resistance; plasticity; deformation; coatings; oxidation; erosion

CUNHA, CECILIO A. da. Desenvolvimento de revestimentos nanostruturados de Crsub(2)Crsub(2)-25(Ni20Cr). Orientador: Lalgudi Venkataraman Ramanathan. 2012. 124 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2012.tde-10122012-084041. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10125. Acesso em: $DATA.

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