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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
SIMULAÇÕES ATOMÍSTICAS APLICADAS AO ESTUDO DA MANUFATURA ADITIVA POR COLD SPRAY
LUAN DE MORAES PEREIRA
TESE
24/07/2024

Cold Spray é uma tecnologia de criação de recobrimentos, reparos e manufatura aditiva que consiste no uso de um gás para acelerar partículas sólidas de pó em alta velocidade contra um substrato. A observação dos mecanismos que resultam na adesão das partículas ao substrato e no crescimento do recobrimento ainda são alvo de debate na literatura especializada, devido as dificuldades experimentais devido ao tempo muito curto e à alta velocidade das partículas. Assim, a investigação desses mecanismos tem se beneficiado significativamente de simulações computacionais. Neste trabalho, foi utiliza a simulação de Dinâmica Molecular para utilizar partículas maiores que as de 40 nm encontradas na literatura, com tamanho mais próximo das partículas de pó micrométricas usadas no Cold Spray, introduzimos um modelo quase-2D para modelar essas partículas, o que nos permitiu simular partículas de até tamanhos das partículas comprovou a necessidade de tamanhos maiores que os 40 nm comumente empregados em simulações na literatura. Foi investigado o papel da deformação plástica severa e da amorfização do cobre no início do jetting. A análise da propagação de ondas de choque revelou sua importância no processo de deformação. A temperatura mostrou-se um fator essencial na formação do jetting, levando à instabilidade e à amorfização do material na região de interface entre a partícula e o substrato. Posteriormente, foi utilizado o modelo quase-2D, utilizando recobrimentos. constatando que o processo de adesão de partículas de ouro, que não possuem uma camada frágil quimicamente inerte nativa, ocorre pela amorfização das interfaces, sendo esta necessária para promover a densificação e fechar poros. O processo de deformação, densificação, recristalização dinâmica e refino de grão ocorre simultaneamente com o impacto das partículas. Além disso, constatou-se o aspecto localizado dos impactos, de modo que fenômenos térmicos e mecânicos não afetam partículas além das vizinhanças imediatas, elucidando que, após as primeiras camadas de recobrimento, os impactos seguintes não apresentam influência no substrato ou nas camadas inferiores do recobrimento. Por fim, os estudos realizados permitiram tanto a elucidação do processo de adesão quanto a visualização dos fenômenos que levam à produção de recobrimentos por Cold Spray.

Dinâmica molecular;Manufatura aditiva;Cold spray;Deformação plástica severa.
Cold Spray is a technology for creating coatings, repairs, and additive manufacturing that involves using a gas to accelerate solid powder particles at high speeds against a substrate. Observing the mechanisms that result in particle adhesion presents experimental difficulties due to the very short time and high speed of the particles. Thus, the investigation of these mechanisms has significantly benefited from computational simulations. In this work, we used Molecular Dynamics to obtain an atomistic view of the particle adhesion process, which allowed us to simulate particles up to 0.2 previously used in simulations in the literature. We investigated the role of severe plastic deformation and copper amorphization at the onset of jetting. The analysis of shock wave propagation revealed its importance in the deformation process. Temperature proved to be an essential factor in the formation of jetting, leading to instability and amorphization of the material particles to simulate impacts, aiming to reproduce the formation of coatings. We found that the adhesion process occurs through interface amorphization, which is necessary to promote densification and close pores. The processes of deformation, densification, dynamic recrystallization, and grain refinement occur simultaneously with the particle impact. Additionally, the localized aspect of the impacts was observed, such that thermal and mechanical phenomena do not affect particles beyond the immediate vicinity, elucidating that after the first layers of coating, subsequent impacts do not influence the substrate or the lower layers of the coating. Finally, the studies carried out allowed both the elucidation of the adhesion process and the visualization of the phenomena that lead to the production of coatings by Cold Spray.
Molecular dynamics;Additive manufacturing;Cold spraying;Severe plastic deformation
1
182
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
NMA - LUAN DE MORAES PEREIRA.pdf

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
MATERIAIS FUNCIONAIS AVANÇADOS
-

Banca Examinadora

JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
MAURICE DE KONING Participante Externo
ROBERTO GOMES DE AGUIAR VEIGA Docente - PERMANENTE
RENATO ALTOBELLI ANTUNES Docente - PERMANENTE
MARCIO GUSTAVO DI VERNIERI CUPPARI Participante Externo
JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 9
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 9

Vínculo

Bolsa de Fixação
Empresa Privada
Ensino e Pesquisa
Sim
Plataforma Sucupira
Capes UFRN RNP
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