Uma nova tecnologia de soldagem, denominada Friction Spot Welding (FSpW) utiliza uma ferramenta rotativa especial que transfere energia térmica e mecânica ao material sendo soldado. O processo se destina à soldagem de juntas sobrepostas, primariamente para ligas leves, mas, em teoria, é aplicável a qualquer material que apresente boa plasticidade. A crescente competitividade tem motivado as indústrias à otimização de processos, o que tem levado ao uso cada vez mais expressivo de ligas leves nas indústrias automobilística e aeronáutica. Soma-se a isto a necessidade de redução do consumo de combustível em veículos, dada a crescente preocupação com as questões do meio ambiente. Estes fatores tornam o processo FSpW um grande atrativo seja na substituição ou no uso complementar de tecnologias consagradas como soldagem a ponto por resistência elétrica e a LASER (indústria automobilística) e rebitagem (indústria aeronáutica). Neste trabalho foi feito um estudo da aplicabilidade do processo FSpW para a liga de alumínio 6181-T4 que tem forte apelo na indústria automotiva. O estudo teve como objetivo avaliar os efeitos dos parâmetros de processo, na microestrutura, na geometria da junta e no desempenho mecânico, além de buscar a otimização do processo para a liga em estudo. Tal otimização foi feita por meio do estudo dos mecanismos de fratura das soldas sob solicitação monotônica de cisalhamento e de tração. Juntas sobrepostas foram produzidas utilizando condições de soldagem variadas, por meio de diferentes combinações de velocidade de rotação e tempo de processamento. Os resultados obtidos mostraram que soldas de alta resistência e de reprodutibilidade são possíveis com este novo processo. O botão de solda FSpW da liga 6181-T4 é constituído de três elementos (União Principal, União Secundária e Cunha). As características destes elementos, somada às transformações metalúrgicas decorrentes do processo, afetam fortemente o comportamento em fratura das juntas e, conseqüentemente, o seu desempenho mecânico. / A new welding technique referred to as Friction Spot Welding (FSpW) suitable to produce overlap joints uses a spindle to transfer mechanical and thermal energy to the material being welded. Although initially developed for lightweight alloys this welding technique is suitable to virtually any material presenting some degree of plasticity. The process has shown potential applicability to complementary use together with other well established techniques such as resistance and LASER spot welding and riveting. In this work a study of the application of the FSpW process for the automotive aluminium alloy 6181-T4 was performed. Overlap joints were produced with different welding conditions by using different combinations of tool rotation speed and welding time. The objectives were the assessment of the welding parameters on the strength, microstructure and geometry of the joints, as well as the optimization of the process. The welded joints were assessed mechanically and metallurgically aiming the investigation of the mechanisms of joint formation and the optimization of the welding parameters. The methodology used for the optimization of the welding parameters was the fracture mechanisms of the joints under shear and tension loads. The results revealed that sound welds with high strength and toughness are possible to be produced with the 6181-T4 alloy using this process. Moreover, the metallurgical investigation revealed that the spot joint is comprised by three elements: Primary Union, Secondary Union and Rim. It was found that the characteristics of these three elements in addition to the metallurgical transformations imposed to the material play a fundamental role on the fracture behaviour of the joints and thus, on its mechanical behaviour.

Submitted by Gustavo Caixeta (gucaixeta@gmail.com) on 2017-02-22T16:31:07Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 424504 bytes, checksum: 5c7813375d9092276ffe8f1ceb1bf2ba (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-22T16:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 424504 bytes, checksum: 5c7813375d9092276ffe8f1ceb1bf2ba (MD5) Previous issue date: 1997-09-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES, Brasil / Neste trabalho, estudaram-se os efeitos do alumínio (Al) em nível tóxico sobre os sistemas metabólicos que controlam a produção e a eliminação de radicais livres e, consequentemente, a peroxidação dos lipídios em plantas de dois cultivares de sorgo, um sensível (BR007A) e outro tolerante (BR006R) ao Al, cultivadas durante 10 dias em solução nutritiva, pH 4,0, na presença (0,185 mM) e na ausência do Al. Na presença do Al, a atividade da H + -ATPase reduziu no sistema radicular das plantas, mas, principalmente nas membranas plasmáticas provenientes dos ápices das raízes do cultivar tolerante. Dentre as principais modificações verificadas sobre a composição de ácidos graxos das membranas na presença do Al, as mais importantes foram observadas nos ápices das raízes, onde a relação ácidos graxos insaturados/ácidos graxos saturados e, principalmente, o índice de ligações duplas para ácidos graxos com dezoito carbonos foram bastante reduzidos no cultivar sensível. Na presença do Al, a concentração do ácido linolênico reduziu nas membranas provenientes dos ápices das raízes do cultivar sensível, mas, de modo contrário, aumentou muito no tolerante. A atividade enzimática nos tecidos das plantas foi bastante alterada na presença do Al. A atividade das peroxidases aumentou nas raízes e nas folhas dos dois cultivares, principalmente no sensível. De modo contrário, a atividade das peroxidases do ascorbato e das catalases reduziu nesses tecidos, exceto nas raízes do cultivar sensível, onde o aumento da atividade das peroxidases do ascorbato foi observado. A atividade das dismutases do superóxido e das oxidases dos polifenóis aumentou, respectivamente, apenas nas folhas do cultivar tolerante e nas raízes do sensível. A atividade das lipoxigenases aumentou nas folhas em maior intensidade no cultivar tolerante, mas, de modo contrário, reduziu nas raízes em maior intensidade no cultivar sensível. Nas raízes das plantas, a atividade das amônia liases da fenilalanina reduziu nos dois cultivares, mas em maior intensidade no tolerante. A atividade das desidrogenases dos álcoois cinamílicos aumentou nas raízes do cultivar tolerante, mas reduziu no sensível. Na presença do Al, o teor de lignina aumentou nas raízes de ambos os cultivares, porém em maior intensidade no tolerante. O teor de compostos fenólicos solúveis aumentou na presença do Al nas raízes e nas folhas dos dois cultivares, principalmente no sensível. Todos os resultados sugerem que, na presença do Al, o cultivar tolerante produza menores quantidades de radicais de oxigênio livres ou, então, possua mecanismos enzimáticos de remoção, de imobilização e, ou, de neutralização desses radicais mais eficientes que no cultivar sensível, o que, aparentemente, resultou na menor intensidade de peroxidação dos lipídios nos tecidos das raízes e da parte aérea e, especificamente, nas membranas provenientes dos ápices das raízes das plantas do cultivar tolerante. / In this work, the effects of aluminum (Al) at toxic level upon the metabolic systems that control the formation and scavenging of free radicals and, consequently, the lipid peroxidation in plants were examined. The plants were grown for 10 days in nutrient solution, pH 4.0, in the presence (0.185 mM) and absence of Al. The H + -ATPase activity was reduced in the root system of both cultivars, specially in the membranes from the root tips of the tolerant cultivar. Among the main changes observed in the composition of membrane fatty acids in the presence of Al, the more important ones occurred in the root tips. In this case, the ratio of unsaturated fatty acids to saturated fatty acids, and specially the double bond index for 18 carbon fatty acids were quite reduced in the sensitive cultivar. The concentration of linolenic acid was reduced in root tip membranes of the sensitive cultivar in the presence of Al, while a great increase was obtained in the tolerant one. The enzymatic activity in plant tissues was greatly altered by the presence of Al. Peroxidases activity was increased in roots and leaves of both cultivars, but mostly in the sensitive one. On the other hand, ascorbate peroxidases and catalases activities were reduced in these tissues, except in the roots of the sensitive cultivar in which an increase in ascorbate peroxidases was observed. Superoxide dismutases and polyphenol oxidases activities were increased only in the leaves of the tolerant cultivar, and in the roots of the sensitive one. Lipoxygenases activities were increased in the leaves, but were reduced in the roots of both cultivars. The increase and reduction of lipoxygenases activities was greater in the leaves of tolerant and in the roots of the sensitive cultivar, respectively. In the roots, the phenylalanine ammonia-lyase activity was reduced in both cultivars, but mostly in the tolerant one. The activity of cinnamyl alcohol dehydrogenases was increased in the roots of the tolerant cultivar, and was reduced in those of the sensitive one. Lignin content raised in the roots of both cultivars in the presence of Al, but the increase was greater in the tolerant one. Aluminum increased the content of soluble phenolic compounds in the root and leaves of both cultivars, but mostly in the sensitive one. All the results suggest that in the presence of Al, the tolerant cultivar produces less oxygen free radicals or that it has more efficient enzymatic mechanisms of removing, neutralizing and/or scavenging them than those of the sensitive cultivar. This apparently led to a lower lipid peroxidation in the tissues of roots and leaves, and specifically, in the root tip membranes from the tolerant cultivar.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-07-20T13:35:31Z No. of bitstreams: 1 texto completo.PDF: 286988 bytes, checksum: d9f6fc5b932ecff9285c6e82130b932f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-20T13:35:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.PDF: 286988 bytes, checksum: d9f6fc5b932ecff9285c6e82130b932f (MD5) Previous issue date: 2001-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho teve como objetivo analisar alguns aspectos da tolerância ao Al em dois cultivares de arroz: Maravilha (sensível: CNA-6843-1) e Fernandes (tolerante: CNA-1158), em solução nutritiva. Num primeiro experimento, plantas dos dois cultivares foram expostas ao Al em soluções nutritivas com diferentes proporções de NO 3- :NH 4+ e avaliados os efeitos do Al sobre o crescimento das plantas e sobre a liberação de H + para a solução nutritiva. Independente da proporção NO 3- :NH 4+ , tanto o comprimento quanto a produção de matéria seca de raízes e parte aérea diminuíram na presença de Al, nos dois cultivares, principalmente no sensível. O cultivar tolerante mostrou-se mais eficiente no consumo de H + quando o N disponível estava exclusivamente na forma nítrica. O sensível, entretanto, mostrou-se mais eficiente na liberação de H + para a solução nutritiva quando o N foi fornecido sob duas formas ou exclusivamente na forma amoniacal. Num segundo experimento, as plantas dos dois cultivares foram expostas a duas concentrações de Al e avaliados seus efeitos sobre os teores, as taxas de absorção líquida e os índices de eficiência de utilização de alguns elementos minerais, nas duas partes das plantas. Na presença de Al as plantas apresentaram teores mais elevados deste elemento nas duas partes da planta, principalmente nas raízes. O cultivar tolerante mostrou-se mais eficiente na retenção deste elemento nas raízes. Na presença de Al, observou-se redução nos teores de todos os elementos minerais estudados, tanto nas raízes como na parte aérea, exceto no de Ca nas raízes e no de K na parte aérea, do cultivar tolerante. De modo geral, as reduções nos teores destes elementos minerais foram mais intensas no cultivar sensível, nas duas partes das plantas. As taxas de absorção líquida, sofreram reduções crescentes com os níveis de Al na solução nutritiva, tendo o cultivar tolerante apresentado, de modo geral, taxas mais elevadas para todos os elementos minerais estudados. O efeito do Al sobre os índices de eficiência de utilização dos elementos minerais estudados foi variado. No cultivar tolerante, observou-se aumento nos índices de eficiência de utilização de P, Ca e Mg, permanecendo inalterado o de K. No cultivar sensível, os índices de eficiência de utilização de P e K diminuíram, o de Ca permaneceu inalterado e o de Mg aumentou. Na ausência de Al os cultivares não diferiram entre si quanto a estes índices, mas na presença deste elemento, seus valores foram, de modo geral, mais elevados no cultivar tolerante. / The objective of this work was to study some aspects of Al tolerance in two rice cultivars: Maravilha (sensitive: CNA-6843-1) and Fernandes (tolerant: CNA:1158), grown in nutrient solution. In a first experiment, plants of the two cultivars were exposed to Al in nutrient solutions with different NO 3- :NH 4+ proportions and the Al effects on plant growth and on H + exsudation to the nutrient solution were evaluated. Independent of the NO 3- :NH 4+ proportion, both the length and dry matter yield of roots and shoots decreased in Al presence, in both cultivars, mainly in the sensitive. The tolerant cultivar showed higher efficiency in the H + consumption in nutrient solution with the nitric form. The sensitive, however, showed higher the N exclusively in efficiency in the exudation of H + to the nutrient solution, when N was supplied in both N forms or exclusively in the ammonium form. In a second experiment, plants of both cultivars were exposed to two Al concentrations and its effects on the contents, on the net absorption rates and on the use efficiency indices of some mineral elements, were evaluated in both parts of the plants. In Al presence the plants exhibited increased contents of these element in both parts of the plant, mainly in the roots. The tolerant cultivar was more efficient in the Al retention in the roots than the sensitive one. In Al presence, the contents of all mineral elements decreased in both roots and shoots, except the content of Ca in the roots and of K in the shoots, of the tolerant cultivar. In general, the reductions in the mineral contents were stronger in the sensitive cultivar, in both parts of the plants. The net absorption rates reductions increased with Al levels in the nutrient solution. The tolerant cultivar, in general, exhibited higher absorption rates of all mineral elements studied. Aluminum effect on the use efficiency indices was quite variable. In the tolerant cultivar, the use efficiency indices of P, Ca and Mg increased and of K remained unaffected. In the sensitive cultivar, the use efficiency indices of P and K decreased, of Ca remained unaffected and of Mg increased. In Al absence there was no difference between cultivars with respect to these indices, but in the presence of this element, the tolerant cultivar showed higher values. / Dissertação importada do Alexandria

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-06-13T15:01:45Z No. of bitstreams: 1 resumo.pdf: 72885 bytes, checksum: 0823c09234591ebeafb9ab4ec1bbe211 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-13T15:01:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 resumo.pdf: 72885 bytes, checksum: 0823c09234591ebeafb9ab4ec1bbe211 (MD5) Previous issue date: 2002-10-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o objetivo de avaliar a distribuição geográfica das emissões de fluoreto de uma fonte isolada em Ouro Preto, MG e identificar respostas precoces não-visíveis da injúria por fluoreto foram determinados os efeitos temporais e espaciais do poluente atmosférico mediante metodologia de bioindicação passiva e ativa. Na bioindicação passiva determinou-se os teores de fluoreto em folhas de algumas espécies vegetais herbáceas coletadas a diferentes distâncias da fonte emissora. As espécies avaliadas foram: Baccharis dracunculifolia, Bidens pilosa, Borreria verticillata, Calopogonium mucunoides, Erigeron bonariensis, Hedychium coronarium, Ipomea purpurea. e Ipomoea cairica. Como bioindicadores ativos empregaram-se as gramíneas tropicais Chloris gayana e Panicum maximum cv. Colonião. As plantas foram expostas, em estandes de exposição padronizados a 1,5 m acima do solo, a 1,1; 1,3; 1,6; 2,2; 2,8; 2,9; 4,7; 5,4; 8,5; 10,5 e 78 km de distância da fonte emissora. Após períodos de 14 dias de exposição foram avaliadas a área foliar danificada, a taxa fotossintética líquida, a fluorescência da clorofila e alterações na cor das folhas. As plantas de cada vaso foram divididas em folhas, soca e raízes e a concentração de fluoreto determinada nas folhas pelo método do eletrodo íon-seletivo. Adicionalmente, os bioindicadores ativos foram expostos a 1,1 e 78 km de distância da fonte emissora de fluoreto, e acompanhou-se, durante oito dias, o desenvolvimento de injúrias foliares, a permeabilidade iônica total, a fotossíntese, a fluorescência e os teores de clorofila, carboidratos e fluoreto. Nos bioindicadores passivos e ativos foi observado um padrão de dispersão semelhante de contaminação das plantas, tendo o acúmulo de fluoreto aumentado exponencialmente com a redução da distância à fonte emissora. As plantas situadas nas imediações da fábrica de alumínio, em distâncias de até 2,8 km a leste da fonte emissora, apresentaram claros sinais de contaminação por fluoreto, como comprovam os teores médios de fluoreto -1 -1 superiores a 30 g g e valores máximos acima de 1000 g g . Nas plantas situadas nas estações de amostragem mais afastadas da fonte emissora (distâncias superiores a 2,9 km a noroeste e 6 km a leste), o teor médio de -1 fluoreto na matéria seca situou-se em torno de 10 g g . Na região próxima a fonte emissora, os níveis de fluoreto foram mais elevados no inverno, sendo a variação mais evidente em P. maximum. Nos bioindicadores passivos foi possível identificar diferenças na tolerância ao fluoreto. Enquanto B. -1 dracunculifolia acumulou até 1500 g g sem injúrias aparentes, B. verticillata apresentou necrose severa em decorrência do acúmulo de 120 g -1 g de fluoreto. Nas duas espécies de gramíneas estudadas foi encontrado uma relação inversa entre a massa seca das plantas, a injúria foliar, o teor de fluoreto versus distância da fonte emissora. Nas gramíneas situadas na região adjacente à fábrica de alumínio, o efeito inibitório do fluoreto foi mais severo sobre o crescimento das raízes do que sobre a parte aérea. A redução no crescimento apresentou uma forte correlação com a área foliar danificada. Durante o inverno, o efeito do fluoreto foi mais severo sendo que os indivíduos de P. maximum situados a distâncias de até 1,1 km a leste da fonte emissora morreram após a exposição. Em folhas sem injúrias, a fotossíntese, a fluorescência e o teor de clorofila não foram afetados pela exposição ao fluoreto. C. gayana, acumulou quantidades significativas de fluoreto sem efeitos notáveis de injúria foliar, apresentando características clássicas de bioindicador de acumulação, enquanto P. maximum, devido à severidade das injúrias apresentadas, de bioindicador de resposta. As plantas situadas a 1,1 km apresentaram teor de fluoreto crescente, ao longo de oito dias de exposição, injúrias foliares e aumento na permeabilidade iônica total. O conteúdo de açúcares redutores das plantas expostas a 1,1 km diminuiu significativamente durante a exposição, recuperando-se ao final da exposição. O efeito mais notável foi a redução, altamente significativa, no teor de amido nas folhas das plantas expostas a 1,1 km, quando comparadas com as plantas de referência situadas a 78 km. / In order to evaluate the geographic distribution of fluoride contamination and to detect early responses to injury by fluoride, the temporal and spatial effects of fluoride emissions from a single source in Ouro Preto, MG, Brazil, were determined by passive and active plant indicators. The leaves from eight species collected at different distances from an aluminium factory, had their fluoride content analyzed. The plant species were: Baccharis dracunculifolia, Bidens pilosa, Borreria verticillata, Calopogonium mucunoides, Erigeron bonariensis, Hedychium coronarium, Ipomea purpurea and Ipomoea cairica. The tropical grasses Chloris gayana and Panicum maximum cv. Colonião were utilized as active indicators. Plants were placed on metal supports at 1.5 m from the ground at 1.1, 1.3, 1.6, 2.2, 2.8, 2.9, 4.7, 5.4, 8.5, 10.5 and 78 km from the emission source. After 14 days of exposure, plants were collected and analyzed to verify the effects on leaf area, net photosynthesis, fluorescence and chlorophyll content of both species. Plants were divided into leaves, stubble, root sections, and fluoride absorption which was determined in the leaves by a ion-selective method. In adiction, the active bioindicators were exposed from a distance of 1.1 and 78 km from the emission source. It was observed, therefore, the development of leaf injury, ionic permeability, photosynthesis, fluorescence, chlorophyll, soluble carbohydrates, starch and fluoride content after a period of eight consecutive days. Both passive and active bioindicators showed a similar pattern on fluoride content, with the accumulation of fluoride decreasing exponentially with the increasing of the distance from the emission source. The plants nearest to the emission source, distances until 2.8 km east from the source, showed fluoride contamination traits, corroborated by mean -1 -1 fluoride contents higher than 30 g g and highest values around 1000 g g . At the farest stations, situated at 2.9 km northwest and 6 km east from the -1 source, the fluoride content was not superior than 10 g g , showing that the plants at those distances were submitted to a minimum level of contamination. At nearest to the emission source higher levels of fluoride were found during winter season. In P. maximum the variation was more evident than in C. gayana. There were different tolerance among the passive -1 indicators. While B. dracunculifolia accumulated up to 1500 g g without visible leaf injuries, B. verticillata showed severe necrosis on the leaves when -1 the fluoride content was not higher than 120 g g . Both species of grasses showed an inverse relationship between the leaf injury, fluoride content, dry matter and distance from the emission source. Near the emission source the fluoride efecct was more severe on the root growth than on the top parts of the plants.The growth decrease showed a great correlation with the area of damage in the leaves. During the winter plants of P. maximum placed at 1.1 km on the east side from the emission source died after exposure. The photosynthesis, fluorescence and chlorophyll content were not affected on non-damage leaves even after fluoride exposure on the plants. C. gayana, exhibited characteristics of an accumulator species, since it accumulated fluoride without visible leaf injuries; nevertheless, P. maximum, showed characteristics of a response indicator since the leaves injuries were quite severe. At 1.1 km station, the plants showed an increment on fluoride content during the exposure period, together with leaf injury and ionic permeability enhancement. Plants at the nearest station showed a significant decreasing of reduced sugar contents during the exposure period, but that was retaken at the end. The plants also showed a significant decrease (P < 1%) on the starch content when compared to those plants at the 78 km. / Tese antiga, somente resumo.

O uso da bicicleta tem sido difundido, tanto para atividades de lazer quanto para a prática de esportes. Este meio de transporte tem ocupado grande espaço na sociedade, principalmente naquelas mais numerosas - Índia e China, por exemplo. Da segunda metade do século XX para o presente, o estudo da fadiga ganhou relevância para buscar o entendimento/explicação para algumas falhas catastróficas que ocorreram neste período. O ciclismo não poderia ser diferente, acompanhou a evolução, tanto de técnica quanto de materiais. Apesar deste desenvolvimento algumas estruturas - quadros de bicicleta sofrem falhas durante o uso, apresentando trincas ou até mesmo entrando em colapso súbito. Os esforços gerados durante a prática do ciclismo de estrada diferem daqueles gerados durante a prática do mountain bike. Tendo como ponto de partida um quadro de bicicleta que falhou – trincou, no desenvolvimento do trabalho simula-se um carregamento capaz de avaliar a resistência da junta soldada de fácil reprodução em teste, retratando uma condição de uso. O comportamento da estrutura com o carregamento proposto foi simulado utilizando a técnica de elementos finitos. A tensão máxima localizada coincidiu com o ponto em que surgiu a falha no quadro analisado, a magnitude da tensão naquele ponto também foi avaliada. Aplicando-se o procedimento de cálculo para a vida em fadiga de uma estrutura, obteve-se um resultado de tensão que atingiu 40% do valor necessário para desencadear o processo – fadiga, naquele ponto. A análise confrontou a resistência do projeto com o carregamento proposto para verificar sua capacidade para absorver esforços da ordem ou superiores ao analisado. Sabe-se que ciclistas mais radicais poderiam valer-se da combinação deste carregamento com outras situações onde a massa do ciclista pode facilmente ser amplificada por efeitos dinâmicos, altas velocidades e obstáculos diversos. Esta condição adversa é complexa para ser reproduzida em uma simulação porque se desconhecem os valores relativos às deformações, assim como as velocidades, ângulos e movimentos que o ciclista possa estar realizando durante este tipo de uso, comumente verificado durante a prática do esporte – mountain bike. / The bicycle use has been diffused among the population in general, the people started to see it as a way of transport. It has been used both for transportation and for professional cyclists who use it as tool to reach their goals or to win bicycle races. The evolution, both on materials and cycling/bike riding techniques in the second half of last century has changed. In the other hand, fatigue cases which follow some disasters got some relevancy. The first goal was to find some explanation for what happened and how to avoid the problem – the crack, or in some cases the disaster. The cyclism followed the evolution, both on materials, on the road bikes and off-road bikes. Actually many riders know that some samples of bike frames have failed during use or even worse the crack appeared and the frame broke down suddenly. The discussion concerning the bicycle frame resistance doesn’t look finished. The cyclists demands are different. The loads encountered during cycling can be very different comparing on and off-road bikes – Road and Mountain Bike. The start point for the present work involved a sample of a Mountain Bike frame which had failed. The work development was to propose a kind of load which could test the fatigue strength of the material analyzed. The load proposed should be easy to simulate in finite element analysis – FEA, and it must reproduce a normal use condition. The the load were defined, the structure were simulated using a specific software – FEA. Finite element analysis. After the test the responses were collected. The primary goals were to find the location of the main tensile and its measurement in the frame. It coincided exactly with the crack in the real bike frame. Using the normal procedure to predict the fatigue life in the welded joint, the result reached 40% of the fatigue resistance for that joint, considering the load applied. The analysis compared the project resistance to the load to check its capacity to absorb loads igual or above the one which were used. Some riders that are more strength, those who can apply more than the load proposed or even those who are more radical in their way of riding could use the combination of these situations making the load easly amplified by dynamics effects, bumps and high speed for example. This hard condition of use is complex to be reproduced because there isn’t any information concerning strain, speed, angles and the montion that the rider could do when riding a mountain bike.

SANTIAGO JÚNIOR, G. R. Estudos sobre a utilização de resíduos do beneficiamento do alumínio como matéria-prima cerâmica. 2008. 63 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T17:27:03Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_grsantiagojúnior.pdf: 5749275 bytes, checksum: 5ec14eafbbf5172f09c64a3ca57c55de (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T13:52:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_grsantiagojúnior.pdf: 5749275 bytes, checksum: 5ec14eafbbf5172f09c64a3ca57c55de (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-01T13:52:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_grsantiagojúnior.pdf: 5749275 bytes, checksum: 5ec14eafbbf5172f09c64a3ca57c55de (MD5) Previous issue date: 2008-10-03 / Aluminum dross from the processing of bauxite ores still contain a reasonable amount of metallic Al. Therefore, it is attractive for many companies to recover the remaining Al from the dross in rotary furnaces usin g molten salts. The residue from this operation, called salt cake, is rich in solubl e salts (50 a 70%), and still contains about 5% Al. This material is harmful to the enviro nment and must be properly treated and disposed. It is possible to use it as a raw material for the cement and refractory industries, due to the high amounts of a lumina present. This work presents preliminary results on the use of a black dross (after salt removal by washing ) for the manufacturing of refractory ceram ics. Test pieces were pressed at 26 MPa and fired at 1000, 1200 e 1500°C. The mat erial was characterized by X! ray diffraction and X!ray fluorescency. Water absor ption, linear retraction and microhardness tests were also performed in order to assess the properties of the samples / Os resíduos da produção de aluminio a partir da bauxita, chamados de borra, contêm uma quantidade razoável daquele metal, justificando seu reaproveitamento. Após a retirada do aluminio em fornos rotatórios com sal fundido, resta uma “borra preta”, rica em sais solúveis (50 a 70%), e contendo uma boa quantidade de aluminio (cerca de 5%). Esse material é danoso ao ambiente, exigindo tratamentos e aterros específicos. É possível utilizá-lo como matéria-prima para as indústrias de cimento e de refratários, devido, principalmente, à elevada quantidade de alumina presente. Este trabalho apresenta resultados preliminares para a utilização da borra preta, após retirada do sal por lavagem, como matéria-prima cerâmica. Foram prensadas amostras (26 MPa) e sinterizadas a 1000, 1200 e 1500ºC. O material foi caracterizado por Difração de Raios X, Fluorescência de Raios X, Análise Termogravimétrica e BET. Foram realizados ensaios de absorção de água, retração linear, resistência a flexão e micro-dureza, para avaliar as propriedades das peças obtidas.

A presente tese de doutorado apresenta resultados sobre nanoestruturas obtidas pelo processo de anodização a partir de Al Bulk, filmes finos de Al sobre Si e de Ti Bulk e alguns resultados novos e preliminares sobre o uso das mesmas em aplicações tais como: superfícies superhidrofóbicas e foto-catalisadores para produção de H2. Foi desenvolvida uma rota inovadora de fabricação de nanotubos de alumina, através da mudança da geometria (razão dos eletrodos de Pt e Al) do sistema de anodização, seguida de etching químico em temperatura de 5°C. Essa mudança altera a cinética da anodização, modificando a velocidade de expansão da célula hexagonal da alumina. Com isso, obtêm-se zonas de defeitos que são revelados durante o processo de etching químico. No processo de anodização em filmes finos de Al, foi demonstrado um procedimento de controle dimensional e estrutural de nanoporos de alumina, a partir do controle do tamanho de grãos de Al. Foi verificado também que o aumento do tempo de anodização para filmes finos de Al sobre Si, induz a oxidação do Si, gerando um stress na interface, devido à expansão do SiO2. Esse efeito é responsável pela mudança dimensional e estrutural da alumina porosa. Na anodização do Ti para a formação de nanotubos de TiO2, obtivemos um novo método de dopagem in situ dos nanotubos com nanopartículas de ouro, modificando as propriedades físico-químicas dos nanotubos de TiO2. Na última parte desta tese de doutorado, são apresentadas possíveis aplicações para estas nanoestruturas, como superhidrofobicidade e como catalisadores para produção de H2. Os principais resultados mostram que no caso da superhidrofobicidade foram obtidos ângulos de contato de 165° e, na produção de H2, um aumento significativo com a amostra dopada com nanopartículas de Au. / This thesis presents results on nanostructures obtained by anodization of Al bulk, Al thin films on Si and Ti bulk, and some new and preliminary results on the use of these structures in applications, such as superhydrophobic surfaces and photocatalysts for H2 production. We developed a novel route for fabrication of alumina nanotubes by changing the geometry (ratio between electrodes of Pt and Al) of the anodization system, followed by chemical etching at a temperature of 5°C. This procedure modifies the kinetics of anodization, increasing the expansion speed of the hexagonal alumina cell. Therefore, defective areas are revealed during chemical etching. It is shown that control of the Al grain size before the anodization process of Al thin films makes possible control of dimension and structure of the alumina nanopores. It was also found that increse of anodization time leads to oxidation of the Si substrate, wich generates a stress at the interface between the Al thin film and the Si substrate due to the expansion of SiO2. This effect is responsible for the dimensional and structural change of porous alumina. A new Ti anodization process for doping the TiO2 nanotubes with Au nanoparticles is presented. This process is capable of modifing the physico-chemical properties of the TiO2 nanotubes as photo-catalysts. In the last part of this thesis it is presented applications for these nanostructures, using them as superhydrophobic structures and as photo-catalysts for H2 production. The main results show that contact angles of 165° for a superhydrophobic surface were obtained, as well as a significant increase of H2 production from the sample doped with Au nanoparticles.

O sistema integrado de produção agropecuária (SIPA) é uma alternativa com grande potencial de atender à demanda por alimentos de forma sustentável. No entanto, ainda se desconhece o efeito da inserção do animal no sistema em relação à dinâmica do alumínio (Al) no solo e sua fitotoxidez. Nesse contexto, o objetivo desta pesquisa foi verificar o impacto do tempo, da calagem e da metodologia de análise, nas formas de Al do solo e na resposta das plantas, em um SIPA em semeadura direta de longo prazo, com produção de soja no verão e pastejo de bovinos de corte no inverno, no subtrópico brasileiro. Para isso, utilizou-se um experimento iniciado em 2001 e localizado no Planalto do Rio Grande do Sul, em Latossolo Vermelho distroférrico, cuja pastagem hibernal é composta de aveia preta + azevém, utilizada para pastejo ou apenas como cultura de cobertura (sem pastejo). Após seis anos, verificou-se menor teor de Al total na solução do solo das áreas com pastejo, acompanhados de uma maior e menor saturação por bases e por Al, respectivamente, na fase sólida do solo. Independentemente disto, a forma preponderante de Al foi, majoritariamente, aquela ligada a compostos orgânicos, especialmente quando da não correção recente da acidez do solo. Por sua vez, a correção do solo, em algumas situações, levou à neutralização de Al complexado a compostos orgânicos. Apesar dessa dinâmica diferenciada, os níveis da atividade do Al3+ se mantiveram abaixo daqueles considerados como tóxicos, acarretando em produtividades similares entre os diferentes manejos. Por outro lado, a destruição da estrutura e a secagem do solo para posterior extração de sua solução levou a diferenças nas espécies de Al e na atividade do Al3+, em relação a amostras que são mantidas indeformadas e sem passar pelo processo de secagem. / The integrated crop-livestock system (ICLS) is a sustainable alternative with high potential of success for an increasing sustainable food demand. However, studies concerning the impacts of animal insertion on aluminum (Al) dynamics and its phytotoxicity are still scarce. In this context, the objective of this research was to verify the impacts of time, liming and methodology analysis on soil Al forms and plants response, in an ICLS under long-term no-till with summer soybean cropping and winter grazing of bovines in Brazilian subtropics. The experiment initiated in 2001 in Southern Brazil, in a clayey Oxisol. The winter pasture was annual ryegrass + black oat and was utilized for grazing (ICLS) or only maintained as cover crops (no grazing). After six years, it was verified a lower content of total Al in soil solution in grazed areas, accompanied by a higher and a lower base and Al saturation, respectively, in soil solid phase. Regardless of this, the prevailing Al forms were found binded by organic compounds, especially when the soil was not recently limed. In turn, soil acidity correction led, in some situations, to the neutralization of Al complexed to organic matter. Nevertheless, the levels of Al3+ activity were maintained below of the considered as phytotoxic, leading to similar yield among the managements. However, the destruction of soil structure and its drying for soil solution extraction lead to differences in Al species and Al3+ activity, as compared to undisturbed and undried soil samples.

Células de combustível são dispositivos onde ocorre a oxidação eletroquímica de um combustível, apresentando maior eficiência, segurança e escalabilidade do que a maioria dos motores de combustão interna. A geração de hidrogênio a partir do alumínio possui a vantagem de utilizar-se metal que pode ser completamente recuperado, reciclado e reprocessado. Além disso, refugos feitos à base de alumínio tais como: latas de bebidas; peças de dispositivos eletrônicos; brinquedos; dentre outros, podem ser utilizados para geração de hidrogênio, o que incentivaria a reciclagem de materiais. A reação ocorre com a água na presença de álcalis fortes, tais como NaOH e KOH, que atuam como catalisadores, não sendo assim consumidos no processo. O objetivo principal deste trabalho é a construção de uma célula de combustível de baixa temperatura, denominada na literatura de PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell, Célula de Combustível com Membrana de Troca de Prótons) acoplada à geração local de hidrogênio por meio da corrosão alcalina do alumínio. Foram realizados experimentos variando-se os seguintes itens: concentração dos álcalis (de 1 a 3 mol.L-1), temperatura (295 a 345 K) e forma do metal (folhas de alumínio com 0,02 mm de espessura, lâminas com 0,5 mm e com 1 mm de espessura). Nesta primeira etapa, verificou-se que a concentração e temperatura influenciam fortemente a reação. Os tempos de reação variaram desde valores próximos de 2 minutos (reação de folhas de alumínio em presença de NaOH a 3 mol.L-1 na temperatura de 325 K) até tempos da ordem de 700 minutos (em experimentos utilizando lâminas de 1 mm a 315 K em presença de KOH 1 mol.L-1). A análise de difração de raios-x juntamente com a microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmou a presença de hidróxido de alumínio na forma de um precipitado de gibsita sobre uma amostra metálica após reação com NaOH, possibilitando a visualização da estrutura cristalina deste precipitado. Após construção e operação do reator alumínio-água acoplado à célula de combustível, obteve-se valores de diferença de potencial máximos da ordem de 150 mV e densidade de corrente máxima próxima a 5.10-3 mA.cm-2. Estes valores encontram-se muito abaixo dos valores esperados para uma célula de combustível de hidrogênio comum (ao redor de 700 mV e 200-400 mA.cm-2, respectivamente). Um modelo transiente simplificado do sistema, baseado em balanços de massa, energia e carga elétrica, foi utilizado para a compreensão do funcionamento do dispositivo. Assim, verificou-se que uma das possíveis causas da operação estar abaixo da eficiência esperada foi devido à baixa relação estequiométrica entre oxigênio alimentado por difusão do ar e vazão de hidrogênio obtido a partir da reação entre alumínio e água. / Fuel Cells are devices where electrochemical oxidation of a fuel occurs, showing more efficiency, safety and scalability than most of the internal combustion engines. The production of hydrogen from aluminum has the advantage to utilize a metal that might be completely recovered, recycled and re-processed. Moreover, wastes made with aluminum such drink cans, pieces of electronic devices, toys, among others, are possible to be utilized to generate hydrogen, which would encourage the material recycling. The reaction occurs with the water in the presence of strong alkali like NaOH and KOH, which act as catalysts, so not being consumed in the process. The main objective of this work is the construction of a low temperature fuel cell, named in the literature as PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) coupled to local hydrogen generation by means of the aluminum alkaline corrosion. Experiments were conducted by varying the following items: alkali concentration (1-3 mol.L-1), temperature (295-345 K) and metal shape (0.02 mm thick aluminum foils, 0.5 mm and 1 mm thick aluminum plates). In this first step, it has been verified that the concentration and temperature strongly influence the reaction. The reaction times varied from values close to 2 minutes (aluminum foils in the presence of NaOH 3 mol.L-1 at 325 K) up to times about 700 minutes (experiments utilizing 1 mm thick plates at 315 K in the presence of KOH 1 mol.L-1). Analysis of Scanning Electron Microscopy (SEM) together with X-ray Difraction (XRD) has confirmed the presence of aluminum oxide as gibbsite precipitate on the metallic sample after reaction with NaOH, which enabled the visualization of its crystalline structure. After construction and operation of the aluminum-water reactor coupled with the fuel cell, maximum values of electrical potential about 150 mV and current density about 5.10-3 mA.cm-2 were obtained. These values are very low in comparison with the values expected for common hydrogen fuel cells (about 700 mV and 200–400 mA.cm-2, respectively). A simplified transient model was developed, based on mass, energy and electric charge balances, in order to understand the operation of the device. It has been verified that one of the possible issues of low efficiency of the operation is due to low stoichiometric ratio between oxygen fed by air diffusion and hydrogen mass flow obtained from aluminum–water reaction.

Neste trabalho, a influência da incorporação de inibidores de oxidação a base de fosfatos ácidos de alumínio na resistência a oxidação de grafites naturais foi avaliada em função do seu teor e da sua razão molar P:Al, através de análise termogravimétrica dinâmica e isotérmica, em uma atmosfera de O2 99,9%. Inibidores de oxidação a base de fosfatos ácidos de alumínio com razões molares P:Al de 1:1, 3:1, 9:1, 12:1 e 23:1 foram produzidos através da reação entre ácido fosfórico e hidróxido de alumínio, e incorporadas em dois tipos diferentes de grafites naturais em flocos. O comportamento térmico e estrutural do inibidor puro e das amostras de grafite contendo o inibidor incorporado foi avaliado através de ensaios termogravimétricos, e por técnicas analíticas como espectroscopia Raman, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, difração de raios X, e microscopia eletrônica de varredura. A energia de ativação aparente foi determinada através de ensaios termogravimétricos isotérmicos para a avaliação do mecanismo de inibição da oxidação. Os resultados mostraram uma relação entre o teor de inibidor incorporado e o aumento da temperatura para inicio do processo de oxidação (temperatura onset) das amostras avaliadas. Este comportamento é atribuído ao bloqueio físico dos sítios ativos para quimisorção de oxigênio por uma camada de fosfato de alumínio, e ao envenenamentode sítios ativos por compostos de fósforo presentes no inibidor. A ação de um mecanismo de bloqueio dos sítios ativos pode ser visto também através do aumento da energia de ativação aparente para o início do processo de oxidação. A taxa de oxidação é significativamente reduzida em temperaturas de até 1000ºC, porém o efeito inibitório cessa em temperaturas superiores a esta. A análise do comportamento térmico do inibidor mostra uma mudança química e estrutural que ocorre nesta faixa de temperaturas, que pode ser responsável pela cessão do efeito inibitório. É atribuída à transformação do metafosfato Al(PO3)3 para o ortofosfato AlPO4, com consequente liberação de P2O5, o mecanismo responsável pelo término do efeito inibitório de oxidação. / In this thesis, the influence of oxidation inhibitors based on acid aluminum phosphate in oxidation resistance of natural graphites was evaluated in terms of its content and P: Al molar ratio through dynamic and isothermal thermogravimetric analysis in an O2 99.9%.atmosphere test. Oxidation inhibitors based in acid aluminum phosphates with P:Al molar ratio of 1:1, 3:1, 9:1, 12:1 and 23:1 were synthesized by reacting phosphoric acid and aluminum hydroxide, and mixing the inhibitor with two different grades of natural graphite flakes. The thermal and structural behavior of pure inhibitor, and the graphite mixed with inhibitor, were evaluated by thermal analysis and other analytical techniques like Raman Spectroscopy, Fourier-transformed Infrared Spectroscopy, X-ray Diffraction e Scanning Electron Microscopy. The apparent activation energy was measured by isothermal thermogravimetric analysis for oxidation inhibition mechanism evaluation. The results show a relationship between the inhibitor content and the increase of oxidation start temperature (onset temperature) in the evaluated samples. That behavior are attributed to blocking the active sites for O2 chemisorption by a aluminum phosphate layer, and the poisoning of active sites by phosphorus compounds coming from the inhibitor. The active site blocking mechanism can be seen through an increase of apparent activation energy for oxidation. The oxidation rate is significantly reduced up to 1000ºC, but the inhibition effect stops at higher temperatures. The thermal and spectroscopic analysis of oxidation inhibitor show a chemical and structural change that can be related to the end of inhibitory effect in temperatures higher than 1000ºC. The transformation of metaphosphate Al(PO3)3 to a orthophosphate AlPO4, with gaseous P2O5 emission, is attributed to the end of oxidation inhibition effect.