Deep water oil production imposes several challenges to the oil companies. One of the greatest difficulties is related to the damages that the flexible riser pipes are subjected. These pipes conduct the produced oil to the platform. They are also used to inject water in the well in order to recover its production capacity. Among the damages mentioned, its worth to mention the abrasive wear that takes place at the touchdown point (TDP). In order to reduce this tribological degradation, PU coats have been used at the TDP region. Considering the diversity of PU that can be used in this application, it is highly desired that the PU plaques quality are controlled before its installation. Based on this demand, a portable apparatus was designed and constructed in the Laboratory for Friction and Wear at the Federal University of Uberlândia to simulate the tribological interactions between the riser pipe and the sea bed. So this work aims to produce WC-Co indenter for this test apparatus. To accomplish that, the following steps were proposed: a) equipment preparation for wear tests; b) determination of test parameters (cycle number and load) through a full factorial design; c) geometric and dimensional control of the indenters before and after machining processes; d) realization of wear tests before and after machining the indenters; e) machining of indenters using honing and lapping and f) analysis of the improvements achieved on the wear results. The results obtained allowed the following conclusions: 1) the proposed machining processes and parameters for are appropriate to manufacture the indenter In accordance with their selected dimensional and geometric tolerances. Roughness values of about 2.0 μm has been reduced by at least 60%, while for values lower than 2.0 μm this reduction was at least 33%, and 2) abrasion tests using the new indenters provide more precise and reliable results. / A extração de petróleo em águas profundas impõe diversos desafios às empresas petrolíferas. Um dos principais são os danos que os dutos flexíveis, as tubulações que levam o petróleo do poço de extração até a plataforma flutuante, sofrem ao serem expostos ao hostil ambiente subaquático. Dentre estes danos, destaca-se o desgaste abrasivo na região onde o duto toca o solo marinho, chamada de touchdown point (TDP). Para prolongar a vida útil do duto e evitar vazamentos de óleo no mar, são empregados revestimentos protetores poliméricos, usualmente chamados de calhas. A partir de uma necessidade da indústria petrolífera de testar e controlar o recebimento destes revestimentos foi projetado e construído um equipamento denominado de Simulador de Interações Marítimo-Mecânicas em Calhas (SIMMC) no Laboratório de Tecnologia em Atrito e Desgaste UFU que visa à realização de testes em campo. Assim sendo, o objetivo deste trabalho foi fabricar, controlar e testar penetradores de metal duro visando à realização de ensaios de desgaste por abrasão que permitam avaliar a resistência ao desgaste abrasivo de materiais poliméricos usados na proteção de risers. Para tanto, foram propostas as seguintes etapas: a) preparação do SIMMC Portátil para realização dos ensaios de desgaste; b) determinação dos parâmetros de teste ideais para o SIMMC Portátil (número de ciclos, carga externa e velocidade de rotação) por meio de um planejamento fatorial completo; c) controle dimensional e geométrico dos penetradores antes e após a usinagem; d) realização de testes de desgaste antes e após a retífica; e) usinagem dos penetradores utilizando afiação e lapidação e f) análise da influência das melhorias trazidas por esses processos para os resultados dos testes de desgaste. Os resultados obtidos permitem concluir que: 1) os processos de usinagem propostos são adequados para fabricação dos penetradores dentro das tolerâncias dimensionais e geométricas definidas no projeto. Valores de rugosidade da ordem de 2,0 μm foram reduzidos em pelo menos 60%, enquanto que para valores menores que 2,0 μm esta redução foi pelo menos de 33% e 2) os ensaios de abrasão utilizando os penetradores fabricados fornecem resultados mais precisos e confiáveis. / Mestre em Engenharia Mecânica

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Surface texturing can be used to improve the tribological performance of mechanical contacts, in particular in the case of lubricated systems. The purpose of this work is to improve an alternative method for surface texturing based on electrochemical machining. Electrochemical dissolution combines high speed, good reproducibility and high cost-benefit ratio, which are important factors when an industrial application of surface texturing is pursued. Since the area to be textured is not required to be masked, the technique is optimized, without the need of a pre or post treatment of each surface. Another nonconventional machining technique, Electrical Discharge Machining (EDM), was used to drill microholes in the cover of the tool that will be used in the microtexturing operations. The pattern of microholes in the tool is copied onto the workpiece through the action of electrochemical dissolution. The improvement of the electrochemical texturing technique was achieved with the design of an electronic circuit with a data acquisition system and of an electrochemical cell and with the specification of the electrolyte pumping system, which improved the surface finish of the textured workpiece, as well as with the development of tools that made possible the confection of different microtexture patterns. In the electrochemical cell, the tool material was AISI 230 ferritic stainless steel and the workpiece material was carbon steel AISI 1010o. Sodium Chloride was chosen as the electrolyte tool makes the electrical contact between the electrodes. During the electrochemical texturing tests, the effect of important parameters such as the gap between electrodes, the applied voltage and the total texturing time were evaluated, and the best values found were a gap of 100 mm, a voltage between 30V and 40V and a texturing time between 20s and 60s. Different texturing patterns were obtained with good results, including dots, trace-dots and chevrons. A tribological test showed a reduction in friction and wear of a textured surface lubricated with MoS2, when compared with a smooth surface. / A texturização superficial pode ser utilizada para melhorar o desempenho tribológico de contatos mecânicos, em particular em regimes lubrificados. O presente trabalho tem o objetivo de aprimorar uma metodologia alternativa para a texturização de superfícies baseada em princípios de usinagem eletroquímica. A dissolução eletroquímica alia rapidez, reprodutibilidade e elevado custo-benefício, que são extremamente importantes quando se visa a aplicação da microtexturização em escala industrial. O não mascaramento da área a ser texturizada otimiza a técnica, dispensando um tratamento prévio e posterior de cada superfície. Uma técnica também não convencional de usinagem, a eletroerosão, foi utilizada para a microfuração da tampa da ferramenta a ser usada na microtexturização. O padrão de microfuração da ferramenta é copiado à peça pela ação da dissolução eletroquímica. O aprimoramento da técnica de texturização eletroquímica foi acompanhado pelo projeto de um circuito eletrônico com sistema de aquisição de dados, de uma célula eletroquímica e pelo dimensionamento de um sistema para bombeamento e fluxo de eletrólito, que permitiram uma melhora no acabamento superficial das peças microtexturizadas, além do desenvolvimento de ferramentas que viabilizaram a confecção de diferentes padrões de microtexturização. Na célula de texturização eletroquímica, o material da ferramenta foi o aço inoxidável ferrítico AISI 430 e o da peça foi o aço carbono 1010. O eletrólito escolhido para promover o contato elétrico entre os eletrodos foi o NaCl. Durante a texturização eletroquímica foram avaliados parâmetros importantes como o distanciamento entre eletrodos, a tensão aplicada e o tempo total de texturização, sendo que os melhores resultados foram obtidos para um distanciamento de 100 mm, uma tensão de 30 a 40 V e um tempo de texturização entre 20 e 60 s. Foram texturizados ainda padrões com formatos de ponto, traço-ponto e V , obtendo-se bons resultados. Um teste tribológico mostrou uma redução do atrito e uma diminuição do desgaste de uma superfície texturizada lubrificada com MoS2, quando comparada com uma superfície lisa. / Mestre em Engenharia Mecânica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work, methodologies to evaluate the wear of flexible riser pipe and bend stiffener samples were developed. In order to achieve this goal, a three coordinate measuring machine (3CMM) was used to evaluate the wear rates of samples tested in in a large-scale tribometer. Additionally, the events that occur during the sliding wear of these samples were correlated with vibration signals from the tribometer structure. The first methodology was applied to estimate the linear wear of riser samples of the polyamide outer coating that was based on the thickness reduction during the test. The second methodology was designed to estimate the volumetric wear loss of the bendstiffener samples. To evaluate the thickness loss of the riser samples, the Calypso® software was used to define the alignment and to determine and execute the measurement strategy. In order to assess the bend-stiffener volume, the same software was used to define the system alignment. The Dimension Volume® software was used to define and to perform the measurement strategy. The sample volume was calculated using a specially designed program that was developed in Matlab®. In order to analyze the vibrations during the wear test, a routine of data acquisition, monitoring and storage of vibration signals in Labview® software was developed and implemented. The results showed that the developed methodology to quantify the riser thickness loss using a 3CMM is viable and efficient in measuring the wear process of this tribosystem. It was also found that the developed program using Matlab® was an effective tool to evaluate the volumetric losses of bend-stiffeners samples. The measurement strategy using a mesh spacing of 1 mm x 1 mm was considered the most adequate to estimate the volume of a bend-stiffener sample accurately and with the least possible amount of points. Furthermore, it was observed a vibration peak located at 16.71 Hz, that should be related to the wear process. / Neste trabalho foram desenvolvidas e aplicadas duas metodologias para quantificar o desgaste em amostras de risers e enrijecedores utilizando uma máquina de medir a três coordenadas (MM3C). Tais amostras foram testadas em um tribômetro capaz de realizar ensaios de desgaste por deslizamento em escala real. Adicionalmente, foram correlacionados os eventos que ocorrem durante o processo de desgaste destas amostras com as vibrações na estrutura do tribômetro. A primeira metodologia foi aplicada na estimativa do desgaste linear em amostras de risers, com base na variação de espessura, enquanto que a segunda foi destinada à estimativa do desgaste volumétrico em amostras de enrijecedores, tendo por base a perda de volume das mesmas. Para avaliar a perda de espessura nas amostras de riser foi utilizado o software Calypso® na definição do alinhamento e na determinação e execução da estratégia de medição. Já na avaliação do volume das amostras de enrijecedores, foi utilizado o mesmo software na definição do alinhamento. O software Dimension Volume® foi empregado na definição e execução da estratégia de medição, e, para calcular o volume destas amostras, foi elaborado e utilizado um programa em Matlab®. Com o intuito de analisar as vibrações durante o ensaio de desgaste, foi desenvolvida e implementada uma rotina de aquisição, monitoramento e salvamento dos sinais de vibrações no software Labview®. Os resultados obtidos permitiram concluir que a metodologia desenvolvida para quantificação da perda de espessura de risers usando uma MM3C é uma técnica viável e eficiente. Constatou-se, também, que o programa desenvolvido em Matlab® foi uma ferramenta eficaz na avaliação volumétrica das amostras de enrijecedores. A estratégia de medição com malha 1 mm x 1 mm foi considerada a mais adequada para estimar o volume de uma amostra de enrijecedor, com precisão e com a menor quantidade de pontos possível. Além disso, verificou-se que o pico da amplitude vibratória esteve localizado em 16,71 Hz, que deve estar relacionado ao processo de desgaste. / Mestre em Engenharia Mecânica

Neste trabalho, foi investigado o efeito do tamanho do abrasivo e do pH do meio na resistência ao desgaste abrasivo do aço H-13 com matriz martensítica e do aço Hadfield com matriz austenítica. Ensaios de abrasão foram realizados utilizando o equipamento roda de borracha a úmido, variando o tamanho do abrasivo entre 0,15 e 2,40 mm e o pH do meio entre 5,5 e 12,8. As microestruturas dos materiais estudados foram analisadas utilizando microscopia óptica, as superfícies de desgaste e as partículas de desgaste foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura. A macrodureza e a microdureza, antes e após os ensaios, foram obtidas utilizando durômetro Vickers. A topografia da região central da superfície de desgaste foi obtida utilizando Perfilometria 3D, visando obter valores de profundidade de penetração do abrasivo. Os resultados mostraram que o aço Hadfield é mais resistente do que o aço H-13 em todos os valores de pH e tamanhos de abrasivo utilizados. Para os dois materiais, a perda de massa aumenta linearmente até um tamanho crítico de abrasivo (TCA) e, após este, a mesma continua a aumentar, mas com uma intensidade menor. Para os dois materiais e para todos os tamanhos de abrasivo, o aumento do pH do meio resultou em menores perdas de massa, sendo este efeito maior para os dois menores tamanhos de abrasivo. Para maiores valores de pH, foram observadas menores profundidades de penetração do abrasivo. A microdureza da superfície de desgaste do aço H-13 sofreu um pequeno aumento com o aumento do tamanho do abrasivo enquanto que para o aço Hadfield esse aumento foi mais intenso. A análise das partículas de desgaste mostraram que, para todas as condições ensaiadas, os debris do aço H-13 tinham duas morfologias, contínuas e descontínuas enquanto que os cavacos do aço Hadfield foram sempre descontínuos. Para os dois materiais, foram observados dois micromecanismos de desgaste, sendo eles microcorte e microsulcamento. Por fim, os resultados apresentados neste trabalho sugerem que a análise de desempenho do aço Hadfield em serviço deve considerar o pH do meio bem como a granulometria do abrasivo em contato. / In this work, the effects of abrasive particle size and pH value of the aqueous solution on abrasive wear resistance of the H-13 steel with martensitic matrix and the Hadfield steel with austenitic matrix were investigated. Abrasive wear tests, using a wet rubber wheel abrasion tester, were carried out using abrasive sizes between 0.15 and 2.40 mm and pH values of the aqueous solution between 5.5 and 12.8. The microstructures of the materials studied were analyzed by optical microscopy and the wear surfaces and wear particles were analyzed by scanning electron microscopy. The hardness and microhardness before and after the tests were measured using a Vickers hardness tester. The topography of the middle of wear scars, were obtained by a noncontact 3D profiler in order to measure the depth of abrasive penetrations.The results show that the Hadfield steel is more wear resistant than the H-13 steel at all pH values and abrasive sizes conditions tested. For both materials, mass loss increases linearly up to a critical abrasive size, and after this the mass loss continues to increase, but with a lower intensity. Moreover, for both materials and all the abrasive sizes, increases in the pH values of the aqueous solution resulted in lower mass losses, and this effect is greater for the two smaller grain sizes. For higher pH values, lower depths of penetration of abrasive were observed. The microhardness in the wear scar surface of the H-13 steel presented a slight increase with the abrasive size, while for the Hadfield steel, this microhardness increases in a more intense form with the abrasive size. The analysis of the wear particles showed that, for all test conditions, the chips of H-13 steel has two types of morphologies, continuous or discontinuous, and for Hadfield steel only discontinuous. For both materials, two abrasive wear micromechanisms were observed, microcutting and microploughing. Finally, the results presented in this work suggest that the wear performance analysis of the Hadfield steel, to be used in an abrasive environment, must consider the effects of pH of the aqueous solution and particle size.

Utilizou-se o conceito de ?aço matriz + NbC? para produzir ligas com a matriz do aço rápido M2 ( 0,5%C ? 2%W ? 3%Mo ? 4,6%Cr ? 1%V) e variadas frações volumétricas de carbonetos de nióbio. Adicionou-se 2,5 e 5% de nióbio e carbono estequiométrico para a obtenção de carbonetos NbC e titânio (0,1%) para modificação da morfologia dos carbonetos NbC. Os carbonetos NbC apresentaram-se como carbonetos eutéticos com morfologia de escrita chinesa, como carbonetos primários com a morfologia de cruz de malta e como carbonetos eutéticos e primários com morfologia poligonal, estes últimos modificados com a adição de titânio. Após tratamento térmico de têmpera e revenimento para obtenção da máxima dureza, as ligas foram submetidas a ensaios de fadiga térmica (100 ciclos, 650ºC), de abrasão (roda de borracha ? 130N, 200rpm, 30min, hematita como abrasivo) e de deslizamento alternado (disco contra esfera ? 70,6N, amplitude: 6mm, freqüência, 6 Hz, 2h) para estudar o efeito da fração volumétrica e da morfologia dos carbonetos frente a estas solicitações. As ligas com carbonetos com morfologia poligonal e menor fração volumétrica de carbonetos (comparando-se morfologias iguais) apresentaram o melhor desempenho sob fadiga térmica devido ao baixo valor do parâmetro C/Dm da microestrutura (continuidade de carbonetos/distância livre média entre carbonetos). Os corpos-de-prova foram caracterizados por meio de microscopia ótica e eletrônica de varredura para determinar os sítios de nucleação e caminhos de propagação das trincas. Nos ensaios em roda de borracha as ligas com carbonetos eutéticos divorciados com morfologia poligonal apresentaram maior resistência ao desgaste do que os aços contendo carbonetos eutéticos cooperativos. O aumento da fração volumétrica de carbonetos NbC teve um máximo na resistência a abrasão e depois uma queda devido a presença de carbonetos primários grosseiros que fraturaram na superfície ensaiada e foram arrancados aumentanto a perda de massa. Nos ensaios de deslizamento alternado não foi possível hierarquizar o comportamento das ligas. Os corpos-de-prova de abrasão e de deslizamento foram caracterizados por microscopia ótica e eletrônica de varredura para determinar os mecanismos de desgaste atuantes. Um aço rápido para cilindros de laminação a quente (2%C ? 5%Cr ? 5%Mo ? 5%V) foi ensaiado sob condições idênticas às aplicadas às ligas estudadas, objetivando comparar desempenhos. O aço rápido apresentou desempenho superior nos ensaios de abrasão e de deslizamento alternado (devido a alta fração volumétrica de carbonetos eutéticos) e inferior no ensaio de fadiga térmica (devido ao alto parâmetro C/Dm da microestrutura oriundo da alta fração volumétrica de carbonetos eutéticos). / The concept of ?matrix steel + NbC? was used to cast alloys with the M2 steel matrix (0,5%C ? 2%W ? 3%Mo ? 4,6%Cr ? 1%V) and different volume fractions of niobium carbides. Niobium (2,5 e 5%) and stoichiometric carbon were added to produce NbC carbides and titanium (0,1%) to modify de NbC carbides morphology. NbC presented three basic morphologies: Chinese script (coupled eutectic); primary carbides with cross morphology and polygonal primary and eutectic carbides (divorced eutectics). After heat treatment of quench and temper in order to obtain the maximum hardness, the alloys were submitted to thermal fatigue test (100 cycles, 650ºC), dry rubber wheel abrasive wear test (130N, 200rpm, 30min, hematite as abrasive) and reciprocating sliding wear test (70,6N, amplitude: 6mm, frequency: 6Hz, 2h). The alloys with polygonal NbC carbides and lower volume fractions of carbides (for the same morphology) showed the best behaviour due to their low ?carbide continuity/carbide free path? ratio of the microstructure. The alloys were characterized by optical microscopy and SEM to investigate de cracks nucleation and propagation. In the dry rubber wheel tests, polygonal NbC eutectic carbides (divorced eutectics) showed better behaviour than Chinese script NbC eutectic carbides. High volume fractions of NbC carbides improved the abrasion resistance until a maximum and after that, the presence of big primary NbC carbides, lowered the abrasion resistance due to cracks in those big carbides. The results of the reciprocating sliding tests have not allowed to rank the performance of the alloys. Abrasion and sliding specimens were submitted to optical microscopy and SEM in order to evaluate the prevalent wear mechanisms. One high speed steel for hot rolling mill rolls (2%C ? 5%Cr ? 5%Mo ? 5%V) was tested under the same conditions that the alloys studied were tested in order to compare their performances. The high speed steel showed better performance in abrasion and reciprocating sliding wear due to the high volume fraction of coupled eutectic carbides and lower performance in thermal fatigue due to the high ?carbide continuity/carbide free path? ratio of the microstructure than the alloys studied.

Neste estudo, foi avaliada a resistência ao desgaste abrasivo de uma resina composta, através de três diferentes métodos: do disco retificado, por escovação e do nanodurômetro. Nos dois primeiros métodos, foram utilizados 20 espécimes da resina Filtek Z250 (10 da cor Incisal e 10 da cor C4, ambos fotopolimerizados por 30 segundos cada) e 10 de polimetilmetacrilato (PMMA), atuando estes últimos como padrão de referência. Para os ensaios com o nanodurômetro, foi utilizado apenas um espécime de cada cor, assim como um único de PMMA, em cujas superfícies planas foram efetuadas sete medições, o que foi considerado equivalente a sete espécimes. No método do disco retificado, cada espécime de resina composta era confeccionado diretamente numa cavidade semicircular, localizada na periferia de um disco-suporte; os espécimes de PMMA consistiam em discos constituídos exclusivamente por este material; o desgaste de cada espécime era promovido por um disco de porcelana e seu conseqüente deslocamento era detectado por um palpador; assim, a taxa de desgaste era estabelecida, expressa em milímetros cúbicos por newton por segundo (mm3/N.s). No método de escovação, cada espécime cilíndrico ficava preso numa placa metálica, a qual era fixada no interior da máquina de escovação; sua perda de massa (em miligramas) era verificada através de uma balança analítica. No método do nanodurômetro, existiu apenas um espécime ci líndrico para cada condição, em cuja face plana superior eram feitos sete sulcos (equivalentes a sete espécimes); o coeficiente de atrito permitia estabelecer a respectiva resistência ao desgaste. Para cada método utilizado, os dados foram tratados estatisticamente, através de análise de variância (ANOVA) e de teste de Tukey. Pôde-se concluir que, através do disco retificado, a taxa de desgaste (em mm3/N.s) dos materiais foi: Incisal (0,6807) > C4 (0,5012) > PMMA (0,1439); que, através da escovação, a taxa de desgaste (em mg) foi de 5,40 para Incisal, de 9,35 para C4 e de 5,88 para PMMA, sem diferença significante apenas entre Incisal e PMMA, os mais resistentes; e que, através do nanodurômtero, a resistência ao desgaste abrasivo (expressa pelo coeficiente de atrito) foi de 0,207 para Incisal, de 0,214 para C4 e de 0,281 para PMMA, sem diferença significante agora apenas entre Incisal e C4, os menos resistentes. / Abrasive wear of a composite resin, using three different methods (ground disc, toothbrushing and nanodurometer). The aim at this study was to evaluate the resistance to abrasive wear of a composite resin, using three different methods: ground disc, toothbrushing and nanodurometer. At the first two methods were employed 20 specimens of Filtek Z250 composite resin (10 of Incisal and 10 of C4, both the colors cured for 30 seconds each one) and 10 of polymethylmethacrylate (PMMA), the latter acting as a reference standard. For the tests with the nanodurometer it was used only one specimen of each color, as well as just one of PMMA, in whose flat surfaces seven measurements were made, what was considered equivalent to seven specimens. At the ground disc method, each composite resin specimen was directly made on a semicircular cavity located on the periphery of a supporting disc; PMMA specimens consisted of discs made up exclusively with this material; the wear of each specimen was promoted by a ceramic disc and its consequent displacement was detected by a sensor; thus, the wear rate was established, expressed in cubic millimeters per newton per second (mm3/N.s). At the toothbrushing method, each cylindrical specimen was trapped in a metal plate, which was fixed inside the machine brushing; its weight loss (in milligrams) was verified by an analytical balance. At the nanodurometer method, there was only one cylindrical specimen for each condition, in whose flat upper face seven grooves were made (what was equivalent to seven specimens); the coefficient of friction was used to establish its wear resistance. For each method, data were statistically analyzed by ANOVA and Tukey\'s test. It could be concluded that, by ground disc method, materials wear rate (in mm3/N.s) was Incisal (0.6807) > C4 (0.5012) > PMMA (0.1439); by brushing method, materials wear rate (in mg) was 5.40 for Incisal, 9.35 for C4 and 5.88 for PMMA, without significant difference only between Incisal and PMMA (the toughest); by nanodurometer method, abrasive wear resistance (expressed by the coefficient of friction) was 0.207 for Incisal, 0.214 for C4 and 0.281 for PMMA, now without significant difference just between Incisal and C4, the least resistant.

Neste trabalho foi investigado o processamento e propriedades mecânicas e tribológicas do compósito cerâmico Al2O3- NbC com o objetivo de desenvolver um compósito cerâmico com melhores propriedades do que a alumina pura. Como material para comparação foi utlizado a alumina que é uma cerâmica tradicionalmente aplicada onde é necessária elevada resistência mecânica e ao desgaste. A composição Al2O3-0,5%wtY2O3-20%wtNbC, que origina o compósito, passou por moagem e mistura em moinho tipo atrittor e secagem em evaporador rotativo. O pó obtido foi caracterizado quanto a distribuição granulométrica e morfologia. A alumina seguiu a rota tradicional de moagem e mistura em moinho de bolas, secagem em spray dryer; e mesma caracterização realizada para o compósito. Foi realizado estudo da sinterização em dilatômetro para os dois materiais com intuito de determinar as condições ideais de sinterização. Por meio de prensagem uniaxial seguida de prensagem isostática a frio foram confeccionadas amostras na forma de discos e pinos. Os materiais densos foram obtidos por sinterização normal sendo que a alumina ao ar e o compósito em atmosfera de argônio. As fases formadas no dois materiais foram determinadas por difração de raios X. As microestruturas foram estudas em microscópio eletrônico de varredura nas superfícies polidas e atacadas. Entre as propriedades mecânicas foram medidas o módulo elástico, a dureza e a tenacidade à fratura por meio de impressões Vickers. O compósito desenvolvido apresentou valores superiores em todas estas propriedades em relação a alumina. O estudo do comportamento tribológico foi realizado por meio do deslizamento de pinos, com extremidade cônica, de alumina e do compósito cerâmico sobre discos de alumina. Os ensaios foram realizados com a velocidade de 0,4m/s e com carregamento, por meio de peso morto, de 10N sob diferentes níveis de umidade relativa ( 26,8; 48 e 76,3%). O coeficiente de atrito cinético médio, assim como a taxa de desgaste, diminuiu em todos os ensaios com o aumento da umidade relativa, para os dois materiais. Este comportamento foi relacionado com a formação de uma camada na interface de contato entre as superfícies do pino e do disco de hidróxido de alumínio. O compósito demostrou maior resistência ao desgaste em todas as condições tribológicas estudadas. O compósito cerâmico desenvolvido claramente possui boas perspectivas como um novo material cerâmico em importantes aplicações técnicas. / In the present work processing, and mechanical and tribological properties of a ceramic composite Al2O3-NbC were investigated in order to develop a ceramic material with superior properties. Alumina was chosen as a reference since it is a traditional ceramic material for applications where elevated mechanical properties and wear resistance are required. The composition Al2O3 - 0.5 wt%Y2O3-20 wt%NbC was prepared by attrition milling followed by drying in a rotaevaporator. The resulting powder mixture was characterized for granulometry and powder particles morphology. Alumina was processed according to the traditional route of ball milling followed by passing through a spray drier, and the processed powder was then characterized the same way as the composite. Dilatometry was accomplished for both materials in order to define the ideal sintering conditions. Samples with the shape of discs and pins were compacted by uniaxial pressing followed by cold isostatic pressing. Densification was achieved by sintering in air and in argon for alumina and the composite, respectively. Phase composition of sintered materials was studied by X-ray diffraction (XRD). Microstructure was investigated by means of scanning electron microscopy (SEM) on polished and etched surfaces. Materials were also characterized for a number of mechanical properties, in particular for Young modulus, hardness, and fracture toughness by Vickers indentation method. The developed composite exhibited superior mechanical properties as compared to alumina. Tribological behavior was investigated by means of a sliding pin on disk test with pins of a conical shape prepared both from alumina and the composite, and an alumina disk. Tests were performed with the sliding speed of 0.4 m/s and 10N load under varying humidity conditions (26.8; 48, and 76.3%). Both the mean coefficient of friction and the wear rate diminished in all tests with the increase of humidity for both materials. Such behavior was attributed to a aluminum hydroxide layer formation between the pin and the disk surfaces. The developed composite exhibited better wear resistance under all tribologic conditions studied. The developed ceramic composite obviously has good perspectives as a new material for a variety of important technical applications.

Los carburos cementados son materiales atractivos para muchas aplicaciones industriales debido a una combinación de propiedades mecánicas y físicas, estabilidad química y a su excelente resistencia al desgaste. Los carburos cementados ultrafinos y nanocristalinos están recibiendo una atención especial debido a su aplicación en el desarrollo de materiales para la industria electrónica y automotriz. La resistencia al desgaste de estos materiales experimenta un notable incremento cuando se reduce el tamaño de grano. La reducción en el tamaño de grano puede obtenerse por la adición de pequeñas cantidades de inhibidores de crecimiento de grano (especialmente Cr3C2 y/o VC), la selección del proceso y las condiciones de sinterización. En esta tesis se evalúa el comportamiento a fricción y desgaste por deslizamiento en seco de carburos cementados obtenidos de mezclas ultrafinas y nanocristalinas de WC-12%pesoCo con adición de VC y Cr3C2 como inhibidores de crecimiento de grano. Estas mezclas fueron consolidadas mediante sinterización convencional en vacío y sinterización por chispa de plasma. Los ensayos de desgaste por deslizamiento en seco se desarrollaron en un tribómetro con configuración bola sobre disco utilizando bolas de WC-6Co y AISI 5210 como contramateriales. Para los ensayos se utilizó como carga de contacto 40N y 60N, distancia de deslizamiento de 2000m y 10000m, velocidad de deslizamiento de 0.1m/s, condiciones medioambientales controladas. Los resultados obtenidos han mostrado que los carburos cementados nanoestructurados presentan una mayor resistencia al desgaste por deslizamiento en seco que los grados ultrafinos o submicrométricos. La adición de inhibidores de crecimiento de grano a la mezcla comercial se ha confirmado como una vía efectiva para incrementar la resistencia al desgaste, especialmente cuando las proporciones son hasta un 1% peso y se utiliza VC como afinador. La naturaleza elástica o plástica de las asperezas en contacto se ha manifestado en las diferencias encontradas en el coeficiente de fricción entre los materiales obtenidos de polvos ultrafinos y nanométricos. La sinterización por chispa de plasma, SPS, (y las condiciones de sinterización) resultó ser el método de sinterización con el que se obtienen las mejores propiedades tribológicas en condiciones de desgaste severo. Los parámetros de sinterización empleados para el método tradicional, Vacío, no resultaron adecuados cuando las proporciones de inhibidores exceden el 1%peso. El estudio de las micrografías de las huellas de desgaste por medio de MEB, EC MEB, EDX, reveló la coexistencia de varios mecanismos de desgaste que contribuyen al deterioro del material. Esto se ha relacionado con las propiedades microestructurales y mecánicas de los carburos cementados, con la naturaleza del contramaterial y con el método de procesado. Finalmente, se ha demostrado que ejerce más influencia en la resistencia al desgaste de los carburos cementados finos un buen control microestructural que solo el incremento de la dureza o reducción en el tamaño de grano. / Espinosa Fernández, L. (2013). Influencia de inhibidores de crecimiento de grano en el comportamiento tribológico de carburos cementados WC-Co a partir de polvos nanométricos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/29534

Erosive tooth wear is the permanent loss of hard dental tissue by the frequent action of chemical and mechanical challenges. This condition has shown an increase in its prevalence in recent years, requiring intervention in the process, ideally through preventive therapies, however, these lesions often need restorative therapies. The objective of this study was to test the use of Giomer-based resins under conditions of erosive tooth wear and its effect on adjacent enamel compared to conventional composite resin and glass ionomer cement by means of an in vitro evaluation, leading to taking into account its differentiated recharge and fluoride release technology, satisfactory aesthetics and resistance and its ability to neutralize acid pH. For that, 120 specimens of bovine teeth were obtained, selected and randomly distributed in 12 groups (n = 10): GI: Composite Nano-Hybrid Resin with Giomer technology (EROSION); GII: Composite Nano-Hybrid resin with Giomer technology (EROSION + ABRASION); GIII: Resin Composed of single increment with Giomer technology (EROSION); GIV: Composite resin of single increment with Giomer technology (EROSION + ABRASION); GV: Micro-Hybrid Composite Resin (EROSION); GVI: Micro-Hybrid Composite Resin (EROSION + ABRASION); GVII: Single-increment Micro-Hybrid Composite Resin (EROSION); GVIII: Single-increment Micro-Hybrid Composite Resin (EROSION + ABRASION); GIX: Conventional Glass Ionomer Cement - CIVC (EROSION); GX: Conventional Glass Ionomer Cement - CIVC (EROSION + ABRASION); GXI: Resin Modified Glass Ionomer Cement - CIVMR (EROSION); GXII: Resin Modified Glass Ionomer Cement - CIVMR (EROSION + ABRASION). In each enamel specimen a cavity was made and the restorative material was inserted under study according to the manufacturer\'s specifications. The initial profile was then performed, with scans of the material and the adjacent enamel (at 100, 200, 300, 600 and 700m). During 5 days, 6 erosive challenges were performed with citric acid for 2 minutes and in the EROSION + ABRASION groups the brushing was performed for 1 minute in a simulated brushing machine, immediately after erosion and washing. Subsequently the final profile was made in the same locations of the initial, for graphic overlap and analysis of loss of material and enamel. The data were evaluated for normality and homogeneity by two-way ANOVA and then the Tukey test was used for comparison between groups, considering p <0,05. When subjected to erosion, the GIX and GXI groups presented greater loss of material compared to the other groups. Up to 300m away from the restoration, the GIC groups and Giomer-based resins were able to promote less enamel loss than the conventional resin. For erosion associated with abrasion, Giomer-based resins showed intermediate loss of material, with greater loss in ionomeric groups and lower loss in conventional resin, with no difference between adjacent enamel in these conditions. It was concluded that Giomer-based resins are a good alternative for restorative treatment of erosion lesions. / O desgaste dentário erosivo é a perda permanente de tecido dental duro pela ação frequente de desafios químico e mecânico. Essa condição vem apresentando um aumento na sua prevalência nos últimos anos, necessitando intervenção no processo idealmente por meio de terapias preventivas, entretanto, muitas vezes essas lesões necessitam de terapias restauradoras. O objetivo deste estudo foi testar a utilização de resinas a base de tecnologia Giomer, sob condições de desgaste dentário erosivo e seu efeito no esmalte adjacente em comparação com a resina composta convencional e cimento de ionômero de vidro por meio de uma avaliação in vitro, levando em conta sua tecnologia diferenciada de recarga e liberação de flúor, estética e resistência satisfatórias e sua capacidade de neutralizar o pH ácido. Para tanto, 120 espécimes de dentes bovinos foram obtidos, selecionados e randomicamente distribuídos em 12 grupos (n=10): GI: Resina Composta Nano-Híbrida com tecnologia Giomer (EROSÃO); GII: Resina Composta Nano-Híbrida com tecnologia Giomer (EROSÃO + ABRASÃO); GIII: Resina Composta de incremento único com tecnologia Giomer (EROSÃO); GIV: Resina Composta de incremento único com tecnologia Giomer (EROSÃO + ABRASÃO); GV: Resina Composta Micro Híbrida (EROSÃO); GVI: Resina Composta Micro Híbrida (EROSÃO + ABRASÃO); GVII: Resina Composta Micro Híbrida de incremento único (EROSÃO); GVIII: Resina Composta Micro Híbrida de incremento único (EROSÃO + ABRASÃO); GIX: Cimento de Ionômero de Vidro Convencional - CIVC (EROSÃO); GX: Cimento de Ionômero de Vidro Convencional CIVC (EROSÃO + ABRASÃO); GXI: Cimento de Ionômero Vidro Modificado por Resina CIVMR (EROSÃO); GXII: Cimento de Ionômero Vidro Modificado por Resina CIVMR (EROSÃO + ABRASÃO). Em cada espécime de esmalte foi confeccionada uma cavidade e inserido o material restaurador em estudo de acordo com as especificações do fabricante. A seguir foi realizado o perfil inicial, com varreduras no material e no esmalte adjacente (a 100, 200, 300, 600 e 700m). Durante 5 dias foram realizados 6 desafios erosivos com ácido cítrico durante 2 minutos e, posteriormente, nos grupos EROSÃO + ABRASÃO foi realizada a escovação por 1 minuto em uma máquina de escovação simulada, imediatamente após a erosão e lavagem. Posteriormente foi feito o perfil final nos mesmos locais do perfil inicial, para sobreposição gráfica e análise de perda de material e esmalte. Os dados foram avaliados quanto à normalidade e homogeneidade por meio do teste ANOVA a dois critérios e então foi feito o teste de Tukey para comparação entre os grupos, considerando p<0,05. Quando submetido à erosão, os grupos GIX e GXI apresentaram maior perda de material comparado aos outros grupos. Até 300m de distância da restauração, os grupos de CIV e resinas a base de Giomer foram capazes de promover menor perda de esmalte que a resina convencional. Para erosão associada à abrasão, resinas a base de Giomer demonstraram perda de material intermediária, sendo vista uma maior perda nos grupos ionoméricos e menor perda na resina convencional, não havendo diferença entre o esmalte adjacente nessas condições. Conclui-se que resinas a base da tecnologia Giomer são uma boa alternativa para o tratamento restaurador de lesões de erosão.

Este trabalho apresenta uma análise das condições de soldagem sobre o desgaste abrasivo de um revestimento duro. O revestimento foi feito pela deposição metálica por arco submerso variando os parâmetros de soldagem e utilizando fluxos comerciais. Foram utilizados dois conjuntos de parâmetros de soldagem (conjunto 01 com velocidade de soldagem de 55 cm/min, extensão do eletrodo de 35,0 mm, tensão de 30V, corrente de 450A e o conjunto 02 com velocidade de soldagem de 50 cm/min, extensão do eletrodo de 25,5 mm, tensão do arco de 26V e corrente de 440A) e quatro fluxos comerciais (identificados como E, M, L e R) formando assim oito condições de soldagem. Foram feitas duas camadas com três cordões de solda cada sobre uma chapa base de aço SAE 1020. Corrente contínua com polaridade direta (CC-) foi utilizada em ambas condições. A resistência ao desgaste abrasivo a baixa-tensão foi avaliada pelo ensaio de desgaste do tipo Roda de borracha/areia seca conforme a norma ASTM G65-94. A análise microestrutural foi feita por microscopia óptica e a análise da região desgastada por microscopia eletrônica de varredura. A resistência ao desgaste abrasivo dos revestimentos do conjunto 01 foi superior em comparação com os revestimentos do conjunto 02, para todos os fluxos utilizados. Os fluxos E e R proporcionaram os melhores desempenho e a martensita de agulhas foi a microestrutura com a qual foram obtidos os melhores resultados de desgaste abrasivo a baixa-tensão neste estudo realizado. / This work presents an analysis of the welding conditions and its effects in the abrasive wear of hardfacings. The hardfacings were obtained by submerged arc surfacing. The welding variables were changed and the commercials fluxes were used. Two groups of welding variables were used (group 01: a traveI speed of 55 cm/min, an electrode extension of 35,0 mm, a voltage of 30V and an amperage of 450A; group 02: a traveI speed of 50 cm/min, an electrode extension of 25,0 mm, a voltage of 26V and an amperage of 440A) and four commercials fluxes (E, M, L e R designated) establishing eight welding conditions. Double-Iayered ot three beads were deposited (applied) on a SAE 1020 base metal plate. Direct current electrode negative polarity (CC-) were used in both groups of welding. The low stress abrasion resistance evaluation was carried out by dry sand/rubber wheel apparatus according to the ASTM G65-94. The microstructural analysis were done by optical microscopy and the worn surface analysis were done by scanning electronic microscopy. The abrasion resistance of the group 01 was superior as compared to the group 02, independent of the fluxe was used. The fluxes E and R presented the best results and the befter abrasion resistant microstructure was lath martensite.