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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Gum Metal corresponds to a family of β-Ti alloys that are currently receiving great attention due to its outstanding properties such as low elastic modulus, superelasticity, and high tensile strength. These alloys show only β-stabilizing, non-toxic, and biocompatible alloying elements. For the production of Gum Metal, it is recommended the addition of oxygen that is not tightly defined in the literature, as well as an accentuated cold work, which is usually obtained by cold rolling or swaging. The present work proposed to produce Gum Metal Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr-xO (wt.%) with three different oxygen contents (700, 2200, and 4600 ppm) by an alternative processing route composed of rotary forging and severe plastic deformation (SPD) by HPT. Also, the work proposes to investigate alloy behavior during aging. This thesis aimed to find a microstructural condition that provides high mechanical strength while maintaining the Gum Metal typical low elastic modulus. The processed alloy in this work had its microstructure, mechanical, thermal, and physical properties investigated. An increase in β-phase stability, to the detriment of αʺ, as well as in the mechanical properties was observed with the combined effect of oxygen addition, HPT processing, and aging. The increase in mechanical properties was attributed to the microstructural refinement, with a grain size up to 50 nm, and to the high dislocation density, both obtained after SPD, and to the formation of finely dispersed precipitates in the β-matrix after aging. Microhardness of approximately 400 HV was obtained for samples in two different combinations of processing and oxygen level. The elastic modulus did not change significantly for the different oxygen levels, obtaining values between 58 to 70 GPa. The typical properties of Gum Metal were achieved in the present thesis, which is related to the deformation mechanisms such as slip, twinning, transformation-induced martensite as well as reverse martensitic transformation. As Gum Metal correspondem a uma classe de ligas de Ti β compostas por elementos β-estabilizadores, não-tóxicos e biocompatíveis, que vem atualmente recebendo grande atenção devido as suas propriedades ímpares como baixo módulo de elasticidade, superelasticidade e alta resistência mecânica. Para a produção dessas ligas recomenda-se a adição de oxigênio, em teores não bem definidos na literatura, bem como deformação plástica acentuada que geralmente é realizada por laminação ou forjamento a frio. O presente trabalho se propôs a produzir a Gum Metal Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr-xO (%peso) com três teores de oxigênio (700, 2200 e 3600 ppm) por uma rota alternativa de processamento composta por forjamento rotativo a quente e deformação plástica severa (DPS) por HPT. O comportamento da liga durante envelhecimento foi também investigado. O objetivo da presente tese foi encontrar uma condição microestrutural que forneça uma alta resistência mecânica, enquanto mantém o baixo módulo de elasticidade característico das Gum Metal. A liga processada teve sua microestrutura, propriedades mecânicas, térmicas e físicas investigadas. Um aumento na estabilidade da fase β, em detrimento da αʺ, e nas propriedades mecânicas foi observado com a ação combinada da adição de oxigênio, processamento por HPT e envelhecimento. O aumento nas propriedades mecânicas foi atribuído ao elevado refino microestrutural, obtendo grãos com 50 nm, e a elevada densidade de discordância, ambos obtidos após DPS, bem como pela formação de precipitados finamente dispersos na matriz de β após o envelhecimento. Microdureza igual a 400 HV foi obtida em amostras para duas diferentes combinações de processamento/composição. O módulo de elasticidade não apresentou mudanças significativas com a alteração do teor de oxigênio, obtendo-se valores entre 58 a 70 GPa. As propriedades típicas das Gum Metal foram obtidas na presente tese, as quais estão relacionadas aos mecanismos de deformação como maclagem, deslizamento, martensita induzida por transformação, bem como transformação martensítica reversa. CAPES: 88882.332706/2018-01 CAPES BRAGECRIM: 88887.125531/2016-00 CAPES: Código de Financiamento 001

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) This work aimed to evaluate the possibility of combining spray forming processing with mechanical processing techniques (for instance, extrusion, rotary forging, and equal-channel angular pressing (ECAP)) to be used as processing routes for reuse of aluminum alloys. In the specific case of the AA2024 alloy, in applications nobler than the intended for production of casting alloys. For such an aiming, the final alloy must have a refined microstructure, solubilized alloying elements, be entirely homogeneous, absent of porosity that can affect mechanical properties, and chemical composition similar to the as received alloy. Our results have shown that, after spray forming, the microstructure presented equiaxed grains with an average size of 50 μm, alloying elements more solubilized than the as received alloy and a significant fraction of porosity. Chemical analysis of the deposit showed chemical composition with a small variation in composition, but still inside the allowed values imposed by the ASTM standard. The deposit was machined into cylindrical samples to be processed by extrusion and rotary forging and square-like samples to be processed by ECAP. The combination of rotary forging and ECAP were also performed. After processing, microstructural characterizations were accomplished to verify porosity closing and microstructure refinement. Mechanical compression tests were conducted to evaluate the mechanical strength of the processed alloys compared to the as received one. Results obtained from mechanical tests for the alloys processed by extrusion and rotary forging presented higher values than for the initial alloy. However, ECAP presented a decrease in mechanical resistance. Concerning the microstructure, the grains remained elongated, characteristic of mechanically processed alloys without recrystallization, secondary phases were sufficiently solubilized, no coring effect was observed in grains, and the porosity was significantly reduced. Este trabalho teve como objetivo avaliar a possibilidade de combinar o processamento por conformação por spray com técnicas de processamentomecânico (por exemplo, extrusão, forjamento rotatório e extrusão por canalangular (ECA)) para serem utilizadas como rotas de processamento para reutilização de ligas de alumínio. No caso específico da liga AA2024, em aplicações mais nobres do que as destinadas à produção de ligas de fundição. Para atingir o objetivo, a liga final deve ter uma microestrutura refinada, fases secundárias solubilizadas, ser totalmente homogênea, sem porosidade e composição química similar à liga como recebida. Nossos resultados mostraram que, após a conformação por spray, a microestrutura apresentou grãos equiaxiais com tamanho médio de 50 μm, elementos de liga mais solubilizados que a liga como recebida e uma fração significativa de porosidade. A análise química do depósito mostrou composição química com pequena variação na composição, mas ainda dentro dos valores permitidos pelo padrão ASTM. O depósito foi usinado em amostras cilíndricas para serem processadas por extrusão e forjamento rotativo e amostras quadradas para serem processadas pelo ECAP. A combinação de forjamento rotativo e ECAP também foi realizada. Após o processamento, caracterizações microestruturais foram realizadas para verificar o fechamento da porosidade e o refinamento da microestrutura. Testes mecânicos de compressão foram realizados para avaliar a resistência mecânica das ligas processadas em relação à como recebida. Os resultados obtidos nos ensaios mecânicos das ligas processadas por extrusão e forjamento rotativo apresentaram valores superiores aos da liga inicial. No entanto, o ECAP apresentou uma diminuição na resistência mecânica. Em relação à microestrutura, os grãos permaneceram alongados, característicos das ligas processadas mecanicamente a frio sem recristalização, as fases secundárias foram suficientemente solubilizadas, não foi observado efeito de microssegregação (coring) nos grãos e a porosidade foi significativamente reduzida. CAPES: Código de Financiamento 001

Este trabalho mostra a rota de processamento de um compósito diamantado à base de bronze 4% em peso diamante, para aplicação direta como fios diamantados, e serras lineares de desmonte e corte de rochas ornamentais. Esta rota consiste do emprego das técnicas de compactação da mistura pulverulenta, sinterização e forjamento rotativo. Ensaios de tração revelaram uma resistência de 230MPa para o compósito diamantado de 1,84mm de diâmetro. Microscopia eletrônica de varredura mostrou a distribuição dos cristais de diamantes ao longo do compósito durante a sua manufatura, assim como a adesão dos diamantes para com a matriz de bronze. Testes de corte feitos com fios do compósito bronze 4% em peso diamante, revelaram um desempenho da ordem de 4 vezes superior ao dos discos diamantados de corte, contudo, seu desempenho é cerca de 5 a 8 vezes inferior ao dos fios diamantados perolados, devido à baixa resistência à abrasão da matriz de bronze, baixa adesão entre o par bronze-diamante, devido ao uso de diamantes não metalizados. This paper shows the manufacture route of the bronze 4% weight diamond composite rope for direct application as diamond wires, and linear saws in the slabbing and cutting of dimension stones. This route consists of powder mix compaction, sintering and rotary forging techniques. Tensile tests were performed, reaching an ultimate tensile strength of 230MPa for the diameter of Æ=1.84mm. Scanning electron microscopy showed the diamond crystals distribution along the composite rope during its manufacture, as well as the diamond adhesion to the bronze matrix. Cutting tests were carried out with the external cutting rope, showing a probable performance 4 times higher than the diamond sawing discs, however its probable performance was about 5 to 8 times less than the conventional diamond wires (pearl system) due to the low abrasion resistance of the bronze matrix, low adhesion between the pair bronze-diamond due to the use of not metallized diamond single crystals.