Orientador: Alessandra Bühler Borges / Banca: Carlos Rocha Gomes Torres / Banca: Sérgio Eduardo de Paiva Gonçalves / Banca: Ana Carolina Magalhães / Banca: Tais Scaramucci Forlin / Resumo: A erosão dental é um processo multifatorial que envolve a desmineralização do esmalte/dentina pela ação química de ácidos extrínsecos ou intrínsecos. A película adquirida é um filme, livre de bactérias, que cobre os dentes e atua como barreira de difusão ou membrana permeável seletiva, prevenindo o contato direto de ácidos com a superfície dos dentes. Os dentifrícios, normalmente usados no controle do biofilme bucal, possuem agentes tensoativos, que podem influenciar na adsorção de proteínas salivares, e atuar diretamente na formação da película adquirida e na liberação de fluoretos para o meio bucal. Assim, verificou-se a ação destes agentes na formação e proteção da película adquirida, sua interação com fluoreto de sódio (NaF) no esmalte, e consequentemente sua interferência na proteção contra a erosão dental. Foram testados três tensoativos (Lauril Sulfato de Sódio - LSS, Tween 20 - T20 e Cocoamidopropil Betaína - CAPB), em duas concentrações (1,0% e 1,5%). A água foi utilizada como controle negativo. Amostras de esmalte bovino foram submetidas a um modelo de des/remineralização com ácido cítrico durante 5 dias, imersão em saliva humana para formação de película adquirida e em soluções com os tensoativos testados, associados ou não ao NaF (275 ppm). A solução de NaF foi utilizada como controle positivo. A análise da energia de superfície do esmalte foi determinada por goniometria e a formação de película adquirida quantificada por espectroscopia (FTIR). A erosão inicial fo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / ABSTRACT: Dental erosion can be defined as a multifactorial process that induces tooth dissolution by intrinsic or extrinsic acids. Acquired pellicle is a film, free from bacteria, that covers all tooth tissues, and acts as a selective membrane that prevents direct contact of the acids with enamel/dentin surface. Dentifrices, frequently used in the biofilm control, have some constituents, such as surfactant agents, which influence on the adsorption of salivary proteins, and may directly affect the formation of salivary pellicle and the fluoride release on oral environment. Thus, it was verified the influence of surfactants over the protective effect of the acquired pellicle, and on the interaction of fluoride with enamel. Three different surfactants were tested (Sodium Lauryl Sulphate - SLS, Tween 20 - T20 and Cocoamidopropyl Betaine - CAPB), in 2 different concentrations (1.0% and 1.5%). Water was used as negative control. Bovine enamel samples were selected and submitted to an in vitro des/remineralization model with citric acid during 5 days, immersion in human saliva for acquired pellicle formation and immersion in the surfactant solutions, associated or not with sodium fluoride (NaF - 275ppm). A NaF solution was used as positive control. The surface wettability was determined by contact angle between water and the enamel using a tensiometer, and the acquired enamel pellicle formation was assessed using a spectrophotometer (FTIR). Initial erosion was defined by microhardness at the first cycle day (measured after the first acid, after treatment and after the second acid), and the structure loss was determined by profilometry. The KOH-soluble fluoride was also quantified after the end of the cycle. The surface energy analysis showed that only SLS and CAPB in both concentrations decreased the contact angle between enamel and water. Regarding..(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Orientador: Antonio Jorge Abdalla / Coorientador: Humberto Lopes Rodrigues / Coorientador doutorado sanduíche: Jean Denape / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Cristina de Carvalho Ares Elisei / Banca: Rafael Humberto Mota de Siqueira / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: Os aços de ultra alta resistência como o aço 4340 tem sido amplamente utilizados pela indústria aeronáutica e aeroespacial em aplicações como trens de pouso de aeronaves e o veículo lançador de satélite brasileiro (VLS), além de um uso extensivo para diversos setores da indústria em geral. Isso se deve, em grande medida, às suas propriedades mecânicas. Este trabalho se propõe a avaliar as propriedades tribológicas do par aço 4340, inicialmente submetido ao tratamento térmico de têmpera e revenimento, e a liga bronze alumínio 630, utilizados em trens de pouso. Será estudado o comportamento destas estruturas após o aço ser submetido a tratamentos de superfície por nitretação a plasma e carbonetação a laser, como forma de melhorar seu desempenho com relação ao atrito e ao desgaste. Neste estudo foi escolhido o ensaio tipo pino-disco para simular a situação real de desgaste. Os discos foram confeccionados a partir do aço AISI/SAE 4340 e os pinos foram feitos da liga bronze-alumínio 630. Foram realizadas análises microestruturais das estruturas e das camadas de compostos formadas devido ao tratamento de superfície, Após os ensaios de desgaste foram feitas observações das superfícies através de microscopia e perfilometria óptica, microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios-X, testes de riscamento (scratching tests), dureza, observação de rugosidade e pesagem dos corpos de prova. Foram levantados os parâmetros do desgaste e alterações microestuturais devido à interaç... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Ultra high strength steels as 4340 steel has been widely used by the aerospace industry in applications such as aircraft landing gears and the Brazilian satellite launch vehicle (VLS), plus an extensive use for various sectors of the industry in general. This is due largely to their mechanical properties. This work aims to evaluate the tribological properties of 4340 steel pair, initially submitted to heat treatment of quenching and tempering, and aluminum bronze 630 alloy, used in landing gear. The behavior of these structures after the steel be subjected to surface treatment by plasma nitriding and laser carbonetation will be studied, as a way to improve its performance with respect to friction and wear. For this study, pin-on-disc test was chosen in order to simulate the real situation of wear. The discs were made from 4340 steel and pins were made of aluminium bronze 630 alloy. Micro-structural analyses were undertaken of the structures and compound layers formed due to surface treatment. After the wear tests surface observations were made through microscopy and perfilometry optical, scanning electron microscopy, x-ray diffractometry, x-ray tests, scratching tests, hardness, roughness and weighing of the specimens. Parameters of wear and microestuturals changes were raised due to interaction between the contact surfaces during rehearsals. Loss of mass was analyzed and curves of wear and friction related parameters were plotted in function of the slided distance and/or time of test. In the tests three test velocities were used: 0.5; 1.0 and 1.5 m/s. It was possible to calculate the wear rate for each pair and studied velocities. In general it was noted that the mechanisms of wear detected are similar for all conditions of the surface of the discs. The images show that the particles are bent on the disc, in the form of layers, ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Este trabalho avaliou in vitro a ação de estímulos triboquímicos que simulam o ciclo mastigatório na resistência ao cisalhamento de duas resinas compostas Filtek P90®- 3M ESPE (P) e Z250®-3M ESPE (Z) com e sem presença de contaminação salivar, assim como a liberação de íons e a qualidade e a quantidade do desgaste produzido. A amostra foi composta por 12 grupos experimentais (n=5): P1 e Z1, sem contaminação/contra dente decíduo; P2 e Z2, com contaminação/contra dente decíduo; P3 e Z3, sem contaminação/contra dente permanente; P4 e Z4, com contaminação/contra dente permanente; P5 e Z5 sem contaminação (controle); P6 e Z6 com contaminação (controle). Ensaios de tribocorrosão foram efetuados na configuração pino-placa de deslizamento linear alternativo, na presença da solução de saliva artificial, carga de 3N e frequência de 1Hz, totalizando 900 ciclos de desgaste durante 15 minutos. As pistas de desgaste foram caracterizadas por MEV, EDX e XRD e o volume de desgaste por análise da variação de massa. A MEV demonstrou que os grupos Z apresentaram maior quantidade de desgaste quando comparados aos grupos P e que os antagonistas de dente permanente apresentaram maior quantidade de resíduos do material desgastado que os antagonistas em dentes decíduos. A análise por XRD não apresentou variação na caracterização de nenhuma das amostras quando se comparou os espécimes antes e após a realização dos experimentos. Na análise por EDX observou-se picos correspondentes aos elementos Ítrio e Silício para os antagonistas dos grupos P e de Zircônia para os dos grupos Z. Os dados obtidos pelo ensaio de nanoendentação não apresentaram diferença estatisticamente significante para nenhum dos grupos estudados (ANOVA e Teste de Duncan p≤0,05). Nenhuma diferença estatisticamente significante foi encontrada pelos corpos de prova em resina composta ou antagonistas em nenhum dos grupos estudados quando da análise da variação de massa. Os valores de resistência ao cisalhamento foram: P1 11,20 (±1,44); P2 9,28 (±1,88); P3 8,94 (±1,03); P4 5,76 (±1,47); P5 17,50 (±3,28); P6 15,31 (±1,19); Z1 12,17 (±1,56); Z2 9,60 (±1,56); Z3 10,79 (±3,33); Z4 9,14 (±2,06); Z5 9,77 (±2,27) e Z6 9,22 (±1,98). Os valores de resistência ao cisalhamento foram menores para os grupos P submetidos à contaminação salivar. Na análise de ICP-MS maior liberação de íons Cálcio foi constatada em todos os grupos. A liberação de íons Fosfato foi observada na solução resultante do ensaio tribológico do corpo de prova em resina composta P90 contra antagonista dente permanente. Conclui-se que não há alterações químicas na superfície das resinas após o ensaio mecânico de desgaste e a resina composta P90 apresentou os menores valores de resistência ao cisalhamento em comparação com a resina Z250. A contaminação salivar interferiu negativamente nos valores de resistência ao cisalhamento quando a resina composta P90 foi avaliada. Dente utilizado como contra corpo não teve sua superfície alterada pela incorporação de resíduos de desgaste da resina composta, mantendo o módulo de elasticidade e a nanodureza, sendo que o desgaste ocorreu de forma mais acentuada nas restaurações de resina composta Z250. A liberação de íons Cálcio foi maior que a de íons Fosfato em todas as situações analisadas e a liberação de íons Fosfato foi maior na situação em que o corpo de prova em resina composta P90 foi submetido ao ensaio tribológico contra antagonista dente permanente. O ciclo mastigatório interferiu na resistência ao cisalhamento da resina composta P90. / This study evaluated in vitro the action of tribochemical stimuli simulating the masticatory cycle on the shear bond strength of two composite resins Filtek P90®- 3M ESPE (P) and Z250®-3M ESPE (Z) - with and without salivary contamination, as well as the release of ions and the quality and amount of composite resin/tooth wear. Twelve experimental groups (n=5) were formed: P1 and Z1, without contamination/against primary tooth; P2 and Z2, with contamination/against primary tooth; P3 and Z3, without contamination/against permanent tooth; P4 and Z4, with contamination/against permanent tooth; P5 and Z5, without contamination (control); P6 and Z6, with contamination (control). Tribocorrosion assays were performed using the pin-on-plate configuration under linear reciprocating sliding, in the presence of an artificial saliva solution and under 3 N load and 1 Hz frequency, totalizing 900 wear cycles during 15 minutes. The wear was characterized by SEM, EDX and XRD analyses and the wear volume was determined by mass variation analysis. The SEM analysis showed that the Z groups presented less wear than the P groups, and that the permanent tooth antagonists presented more worn material residues than the primary tooth antagonists. The XRD analysis did not reveal variation in the characterization of any of the samples, comparing the specimens before and after the experiments. The EDX analysis revealed peaks corresponding to the elements yttrium and silicon for the P groups\' antagonists and zircon for the Z groups\' antagonists. Data from the nanoindentation test did not show statistically significant difference for any of the groups (ANOVA and Duncan test p≤0.05). For the mass variation analysis, no statistically significant difference was found between the composite resin specimens or antagonists in any of the groups. The shear bond strength results were: P1 11.20 (±1.44); P2 9.28 (±1.88); P3 8.94 (±1.03); P4 5.76 (±1.47); P5 17.50 (±3,28); P6 15,31 (±1.19); Z1 12.17 (±1.56); Z2 9,60 (±1.56); Z3 10.79 (±3.33); Z4 9.14 (±2.06); Z5 9.77 (±2.27) and Z6 9.22 (±1.98). The shear bond strength values were lower in the P groups subjected to salivary contamination. The ICP-MS analysis revealed greater calcium ion release in all groups. Regarding phosphate ion, greater release was observed in the solution resulting from the tribological assay when the P90 composite resin specimens were tested against permanent tooth antagonists. In conclusion, there were no chemical alterations on resin surface after the mechanical wear assay and P90 composite resin presented lower shear bond strength values than Z250 composite resin. Salivary contamination affected negatively in the shear bond strength values when P90 resin composite was evaluated. Teeth used as counterbody did not have their surface altered by the incorporation of composite resin wear residues, maintaining the modulus of elasticity and nano-hardness, and the wear was more accentuated in the Z250 composite resin restorations. There was greater release of calcium ions compared with phosphate ions in all analyzed situations and the release of phosphate ions increased when P90 was subjected to tribological assay against a permanent tooth antagonist. Tribochemical stimuli simulating the masticatory cycle interfered with the shear strength of composite resin P90.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-01-28Bitstream added on 2014-06-13T20:55:55Z : No. of bitstreams: 1 alexandre_rp_me_ilha.pdf: 1144003 bytes, checksum: b7c4ebb3197b99933e17331d156443fd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho discute a utilização de Redes Neurais Artificiais na avaliação da evolução do desgaste da ferramenta de corte no processo de torneamento a partir dos níveis de vibração do sistema porta-ferramenta - ferramenta - peça. Os níveis de desgaste foram definidos em termos da rugosidade superficial da peça e desgaste de flanco da ferramenta e posteriormente, os valores de vibração medidos no porta ferramenta, foram correlacionados com esses níveis de desgaste. Foram realizados diversos ensaios utilizando o aço ABNT 1045, com ferramentas de metal duro sem cobertura e com cobertura de nitreto de titânio. Os testes foram efetuados utilizando as rotações 630, 800, 1000 e 1250 rpm, variando-se a velocidade de corte entre 100 e 200 m/min. Os sinais de vibração foram processados e analisados utilizando valores RMS (Root Mean Square) e a Transformada Wavelet, sendo que neste caso, foram extraídos os valores RMS dos coeficientes wavelet. Os dados obtidos foram utilizados nas fases de treinamento e validação das redes neurais empregadas, utilizando o algoritmo Backpropagation. Os dados foram agrupados em quatro estágios que classificam o nível de desgaste da ferramenta em estágio inicial, estágio intermediário, estágio avançado e estágio crítico de desgaste. Os testes mostraram que a utilização dos valores RMS do sinal de vibração pode levar a resultados satisfatórios, entretanto, houve algumas situações de insucesso. Alternativamente, a rede neural quando treinada com os valores RMS dos coeficientes wavelet apresentou uma melhor capacidade de identificação, com um percentual de acerto maior do que quando treinada apenas com os valores RMS dos sinais de vibração. Os resultados mostram que o monitoramento da vibração da ferramenta e a utilização de redes neurais artificiais para identificação dos diferentes... . / This work discusses the use of Artificial Neural Networks (ANN) for the evaluation of tool wear in turning operations by using the vibration of the tool holder - tool - workpiece system. The wear levels were defined in terms of the surface roughness and flank wear of the cutting tool and later on, the vibration measured in the tool holder were correlated with those wear levels. Several experiments were carried out at different cutting conditions using ABNT 1045 steel as the workpiece material, the surface roughness were measured for carbide cutting tools without coating and with coating of titanium nitride. The tests were made using the rotations 630, 800, 1000 and 1250 rpm, being varied the cutting speed between 100 and 200 m/min. The vibration signals were processed and analyzed using RMS (Root Mean Square) values and the Wavelet Transform, in the later case; the RMS values were extracted from the wavelet coefficients. The obtained data were used in the training phases and validation of the neural network, using the Backpropagation algorithm. The data were settled in four groups that classify the level of the tool wear, initial, intermediary, advanced and critical. The experiments showed that the use of RMS values of the vibration signals can bring to satisfactory results, however, the neural network trained with the RMS values from the wavelet coefficients presented a better identification capacity, with a larger percentile of success, than that when just RMS values of the vibration signals were taken. The results show that the monitoring of the vibration of the tool holder-tool-workpiece system and the use of artificial neural network for identification of the different state of the tool, they can be used to settle the end of the tool life in the turning process. It was also evidenced the potentiality of Transformed Wavelet to be used... (Complete abstract click electronic address below).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-01Bitstream added on 2014-06-13T19:57:39Z : No. of bitstreams: 1 lima_gr_me_bauru.pdf: 4026176 bytes, checksum: 16e151701c8262b2090b402b0af49a23 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O aço austenítico manganês, contendo cerca de 1,2%C e 12%Mn, é único na medida em que combina alta tenacidade e ductilidade com alta capacidade de endurecimento em trabalho, normalmente, boa resistência ao desgate. Consequentemente, este metal apresenta uma aceitação muito útil como material de engenharia, sendo amplamente utilizado, com pequenas modificações na composição e tratamento térmico, principalmente nas áreas de terraplanagem, minas e pedreiras, bem como perfuração de petróleo siderurgia, dragagem, a exploração florestal, e na fabricação de cimento e produtos de argila. Também são utilizados em equipamentos de manuseio e processamento térreo de materiais (tais como britadores, moinhos de trituração, dragadores, escavadoras baldes e dentes, e bombas para a movimentação de cascalho e rochas). Neste trabalho estudou-se a influência de composição química no encruamento e resistência ao desgaste do aço Hadfield. Foram analisadas quatro composições químicas diferentes desse material, que inicialmente foi submetido ao tratamento térmico de solubilização na temperatura de 1080ºC(1976ºC) com posterior resfriamento em água. Em seguida o material foi submetido ao processo de aplainamento no retirada de 1 mm de material. Dessas amostras, foram retirados corpos de prova para a análise metalográfica, que foram preparadas através do lixamento, polimento e ataque químico, e também o material para análise de desgaste, cujos corpos de prova foram preparados em formato cilíndrico com diâmetro e altura de dez milímetros. A análise metalográfica revelou menor profundidade de encruamento no material cuja composição apresenta titânio e alta porcentagem de cromo. Essa mesma composição, apresentou maior resistência ao desgaste / The austenitic manganese steel, containing about 1,2%C and 12%Mn, is the only one which combines high tenacity and ductility with high tenacity and ductility with high capacity of hardening during the work, and usually, it has good resistance to wear As a result, this metal shows a very useful acceptance as a engineering material, being widely used with just small changes in the composition and termal treatment mainly in the lands of earthwork , mines and quarries, besides drilling of petroleum, steel mill, dredging, forestry exploration and in the manufacturing of cement and in the manufacturing of cement and clay products. They are also used in the equipments to handle ans work with land floor materials (like crushers, mill crushers, dredges, tooth and bucket excavators and pumps to move gravel and rocks). In this work it was studied the influence of the chemical composition on the hardening and resistance to wear of hadfield steel. Four different chemical compositions of this material were analyzed, at first it was subdued to a thermal treatment of folubilization in the temperature of 1080ºC (1976ºF) being chilled with water. After the material was subdued to the plaining process it was withdrawn 1mm. From this samples were withdrawn some parts to a metalography analysis and they were prepared to be sanded, polished and to a chemical attack ans the material that will be analyzed the wear, whose parts were prepared in a cylindrical shape with diameter and height of tem millimetres. The metalography analysis revealed a smaller deep in the hardening of the material whose composition has titanium and high percentage of chrome. In the same composition it was noticed a bigger resistance to wear

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2915.pdf: 6861793 bytes, checksum: 76539b54569a8fd74709e00486c01bab (MD5) Previous issue date: 2009-12-17 / Universidade Federal de Minas Gerais / Aiming at the improvement of the wear resistance of a glass former composition, the Fe66B30Nb4, the alloy was modified with the addition of Ti, resulting in the theoretical compositions: Fe63B29Nb4Ti4 (SF1) and Fe65B30Nb4Ti1 (SF2). These compositions were spray formed from the melts into two small deposits each one with different set of processing parameters. The crystalline microstructures obtained were characterized by optical microscopy, SEM/EDS, XRD, DSC and chemical analysis of Nb, Ti (by optical spectroscopy) and N (by thermal conductivity). Also, a melt spun ribbon was produced with the Fe65B30Nb4Ti1 alloy. This procedure provided some information about metastable phases which could form in the deposits: borides, sub-borides and amorphous phase. Finally, several hardness and DSRW wear tests were conducted. Materials weight losses were discussed in comparison to high chromium white cast iron. The spray formed deposit of Fe65B30Nb4Ti1, produced with the SF2 parameters set up, presented 51% less mass loss when comparing with high chromium white cast iron. The rapidly cooled Fe63B29Nb4Ti4 alloy presented a worse wear resistance result than the slowly cooled Fe65B30Nb4Ti1 alloy. Some factors which could have influenced these results were discussed. / Buscando-se um material mais resistente ao desgaste a liga Fe66B30Nb4, normalmente utilizada para formacao de vidros metalicos, foi modificada com a adicao de 1 e 4 % at. de Ti resultando nas composicoes teoricas Fe65B30Nb4Ti1 e Fe63B29Nb4Ti4 , denominadas CS2 e CS1, respectivamente. Cada uma destas composicoes foi processada por conformacao por spray com parametros diferentes, resultando em dois depositos cristalinos com graus teoricos de resfriamento e microestruturas diferenciados. A microestrutura destes depositos foi estudada por microscopia otica, MEV/EDS, DRX, DSC e foi feita analise quimica de Nb e Ti por espectrometria otica e N por termocondutividade. Por melt spinning foi fabricada uma fita da liga Fe65B30Nb4Ti1, a mesma usada na CS2, que forneceu informacoes sobre as fases metaestaveis possiveis: boretos, sub-boretos e fase amorfa. Tambem foram realizados ensaios de dureza e desgaste roda de borracha (DSRW), conforme a norma ASTM G 65, nos materiais obtidos por conformacao por spray. Na condicao de supostamente menor resfriamento a resistencia ao desgaste do material resultante da CS2, a liga Fe65B30Nb4Ti1, foi superior por um fator multiplicativo proximo de 2 em relacao ao ferro fundido branco alto cromo. Processada em condicoes, em que como esperado, resultaram em maior refinamento microestrutural a liga da CS1 Fe63B29Nb4Ti4 apresentou comportamento bastante inferior ao material da CS2, liga Fe65B30Nb4Ti1. Alguns fatores que podem ter influenciado estes resultados sao discutidos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3894.pdf: 9147864 bytes, checksum: 182a99bf3343ae398ecf109ca7539d57 (MD5) Previous issue date: 2011-08-03 / The aim of this work was the study of the microstructure and the wear resistance of two stainless steels, the ferritic-AIF with 27% Cr and the superduplex-SDM modified with boron (3.5% wt.), processed by spray forming. The rapid solidification promoted by this process has resulted in the formation of a new structure with refined grains and metastable phases. The deposits, weighing about 3.5 kg, were characterized by combination of scanning electron microscopy (SEM), hardness, micro hardness and wear resistance according to ASTM G65-04. The deposits of AIF and SDM showed more refined microstructure and higher hardness in respect to materials produced by conventional casting. The wear resistance of the SDM was higher than the materials tabulated in ASTM G65-04, namely, AISI D2 tool steel and Stellite 1016, while the AIF presented an intermediary value between these two materials. The addition of boron to the SDM is associated with the formation of borides and led to an increase in the hardness and wear resistance of this spray formed material. / O presente trabalho investigou a microestrutura e a resistência ao desgaste de dois aços inoxidáveis, o ferrítico-AIF com 27% de Cr e o superduplex-SDM modificado com boro (3,5% p), conformados por spray. A solidificação rápida promovida por esse processo resulta na formação de uma nova estrutura com grãos refinados e fases metaestáveis. Os depósitos, pesando aproximadamente 3,5 kg, foram caracterizados pela combinação de microscopia eletrônica de varredura (MEV), dureza, microdureza e resistência ao desgaste, conforme a norma ASTM G65-04. Os depósitos de AIF e SDM apresentaram microestrutura mais refinada e maior dureza em relação aos materiais obtidos por fundição convencional. A resistência ao desgaste do SDM mostrou-se mais elevada a dos materiais tabelados na norma ASTM G65-04, ou seja, aço ferramenta AISI D2 e Stellite 1016, enquanto o AIF apresentou valor de desgaste intermediário entre esses dois materiais. A adição de boro no SDM é associada à formação de boretos e conduziu a um aumento na dureza e na resistência ao desgaste desse material conformado por spray.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6127.pdf: 4996115 bytes, checksum: d851ab96fa45f0bde5c7c504dd376e2f (MD5) Previous issue date: 2014-08-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / The contact between drill pipes during oil well exploitations induces a severe wear process that might cause well bore pipe wall rupture, fluids leakage, environmental impacts, and possibly fatal accidents. The problem is known by the oil and gas industries since the 1930 s and several solutions have been proposed by researchers and engineers in order to mitigate its deleterious effects. A method that grows popular in the industrial media is the execution of large-scale tests that consists in forcing a cylinder against the inner wall of a pipe. During this test, in order to reproduce operations conditions, the use of drilling mud as a lubricant and a wear resistant coating over the cylinder are both possible. The purpose of this work was to evaluate the effect of boron addition on the microstructure of spray-formed AISI 430 stainless steel as well as in its wear resistance in a condition comparable to the one observed during drill pipes contact. It was then necessary to develop a wear tester capable of reproducing the changes in the contact areathat occurs during the aforementioned contact. The results showed that unlike the conventional API 5L X80 steel, the spray-formed material s wear rates were constant as predicted by Archard s wear law. Despite the different wear rate behaviors, the generated wear debris showed a similar morphology in all tested materials. The tribossystem conditions induced a plastic ratchetting wear mechanism. In the light of Greenwood and Williamson s theoretical model, it was concluded that the observed changes in the wear rate on conventional steels was due to slow changes in the plasticity index which happens much more quickly in the sprayformed steels due to the presence of intermetallic borides. Moreover, considering the established test parameters, the increase in the boron content also increases the AISI 430 steel s wear resistance, since the increase in the area fraction of intermetallics decreases the rate at which metallic asperities contact each other during the test. / O contato entre os tubos utilizados para a perfuração de poços de petróleo provoca um severo processo de desgaste capaz de causar a ruptura das paredes dos tubos, vazamento de fluidos, impactos ambientais e até mesmo acidentes fatais. O problema é conhecido pela indústria de óleo e gás desde a década de 30 e diversas soluções tem sido propostas por engenheiros e pesquisadores com o intuito de mitigar seus efeitos. Um método que tem se mostrado popular no meio industrial é a realização de ensaios de grande escala que consistem no contato forçado de um cilindro contra a parede interna de um tubo, podendo-se fazer uso de revestimentos resistentes ou lamas de perfuração como lubrificantes, a fim de melhor reproduzir as condições durante a perfuração dos poços. O propósito desta dissertação foi avaliar o efeito da adição de boro na microestrutura do aço inoxidável AISI 430 conformado por spray bem como em sua resistência ao desgaste em um sistema similar ao observado nos equipamentos da coluna de perfuração. Para tanto, foi necessário desenvolver um equipamento de ensaios de escala laboratorial capaz de reproduzir as condições de progressivas mudanças da área de contato entre os tubos de perfuração e as paredes dos tubos dos poços.Observou-se que, diferentemente de aços convencionalmente usados nas tubulações de poços como o API 5L X80, as taxas de desgaste dos aços conformados por spray mostraram-se constantes, conforme previsto pela Lei de Archard. Mesmo assim, os detritos formados durante o ensaio de todos os materiais apresentaram morfologias semelhantes. Recorrendo-se ao clássico modelo de contato entre superfícies desenvolvido por Grenwood e Williamson, concluiu-se que as taxas de desgaste decrescentes observadas nos aços convencionais se devem a uma lenta mudança do índice de plasticidade que, no caso dos aços contendo boretos, se dá de maneira muito mais rápida. Assim, o aumento da porcentagem de boro melhorou, nas condições de ensaio estabelecidas, a resistência ao desgaste do aço inoxidável já que, por aumentar a fração da área de contato que corresponde aos intermetálicos do tipo M2B, diminuiu-se a frequência com que ocorre o contato plástico entre as asperezas metálicas.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-13T17:59:03Z No. of bitstreams: 1 DissJEB.pdf: 6234596 bytes, checksum: 4e9fb604c8df7bc8466a8083cae90522 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:37:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJEB.pdf: 6234596 bytes, checksum: 4e9fb604c8df7bc8466a8083cae90522 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:37:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJEB.pdf: 6234596 bytes, checksum: 4e9fb604c8df7bc8466a8083cae90522 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:37:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJEB.pdf: 6234596 bytes, checksum: 4e9fb604c8df7bc8466a8083cae90522 (MD5) Previous issue date: 2014-09-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Amorphous Iron-based alloys can be processed in such a way that, if well designed, it can ensure an attractive combination of mechanical and electrochemical properties, particularly in petrochemical industries where high level of wear and corrosion resistance is required. The success in obtaining such properties is dependent on the design quality, which is dependent on the level of technical-scientific knowledge of the area. Thus, in the present work, we attempted to conciliate a scientific study and a practical application. The work was divided into three parts, the first one is: the evaluation of corrosion resistance of amorphous alloys in the form of ribbons prepared by melt spinning from pure elements; the second one is: the characterization and evaluation of electrochemical properties of amorphous ribbons made of superduplex commercial alloy modified with boron (SDM) in front of the crystallization level. And, in the last part, a more practical application was developed, where in partnership with Hydro-Québec in Canada, the HVOF thermal spray process in substrate pipes used in drilling wells by Petrobrás Company was performed. Powders from spray forming and high energy ball milling as ZOZ mill type were produced, the coatings showed different levels of crystallization. In this way it was possible to conciliate the results with those obtained from previous steps. The characterizations were performed by several techniques such as XRD, DSC, SEM, TEM, EDS, MO, analysis of hardness and porosity. The corrosion resistance properties were evaluated from the polarization curves for high salt media (35 g/L NaCl) and the coatings were evaluated by abrasive wear tests on dry sand/rubber wheel. The results indicated a large capacity of alloy SDM to achieve a combination of properties such as corrosion and wear resistance. / Ligas amorfas à base de Ferro podem ser processadas de tal maneira que, se bem projetadas e controladas suas variáveis, podem garantir uma combinação muita atrativa de propriedades mecânicas e eletroquímicas, principalmente em setores petroquímicos, onde é exigido elevado nível de resistência ao desgaste e à corrosão. A garantia de obtenção de tais propriedades é dependente da qualidade do projeto que por sua vez é dependente do nível de conhecimento tecno-científico da área. Deste modo no presente trabalho, tentou-se conciliar um estudo mais científico e outro mais prático. O trabalho foi dividido em três partes, sendo na primeira realizado a avaliação de resistência à corrosão das ligas amorfas na forma de fitas elaboradas por melt spinning a partir de elementos puros; na segunda parte, realizou-se a caracterização e avaliação das propriedades eletroquímicas da liga comercial superduplex modificada com Boro (SDM) em relação ao nível de cristalizações parciais e totais de fitas inicialmente amorfas e na terceira parte desenvolveu-se uma aplicação mais prática, onde em parceria com a empresa Hydro-Québec no Canadá, realizouse o processo de aspersão térmica HVOF em substrato de tubulações utilizadas em poços de perfurações pela empresa Petrobrás. Foram produzidos pós pelos processos de conformação por Spray e por moagem de alta energia em moinho tipo ZOZ, os recobrimentos obtidos apresentaram diferentes níveis de cristalização, desta forma foi possível conciliar os resultados com os obtidos das etapas anteriores. As caracterizações foram realizadas por diversas técnicas como: DRX, DSC, MEV, MET, EDS, MO, análise de dureza e porosidade. As propriedades de resistência à corrosão foram avaliadas a partir das curvas de polarização em meios de alta concentração salina (35g/L de NaCl) e os recobrimentos foram avaliados por ensaios de desgaste abrasivo em roda de borracha e areia seca. Os resultados indicaram a grande capacidade da liga SDM em alcançar uma combinação de propriedades, tanto de resistência à corrosão como de resistência ao desgaste abrasivo.

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-10-11T17:37:07Z No. of bitstreams: 1 DissES.pdf: 5707212 bytes, checksum: 73d9fa94bc24928be2706dce9d1155ea (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T12:16:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissES.pdf: 5707212 bytes, checksum: 73d9fa94bc24928be2706dce9d1155ea (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T12:16:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissES.pdf: 5707212 bytes, checksum: 73d9fa94bc24928be2706dce9d1155ea (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T12:16:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissES.pdf: 5707212 bytes, checksum: 73d9fa94bc24928be2706dce9d1155ea (MD5) Previous issue date: 2016-03-07 / Não recebi financiamento / The discovery of new promising oil extraction sites in Brazil coast led to a great search for novel functionalized materials to withstand the demanding conditions from offshore oil exploitation. Stainless steels, such as duplex, superduplex and supermartensitc grades, are well established materials for applications in which a good balance of cost, mechanical strength and corrosion resistance is required. However, depending on the environment and working conditions, for instance in the risers (which connect the well head on the sea floor to the platform), stainless steels might present unfavorable wear resistance. Consequently, there are coating processes that can deposit thicker layers of wear resistant materials (also called hardfacing) used for applications in which wear conditions are demanding. Also, recent studies conducted in DEMa/UFSCar showed that boron addition in stainless steels composition led to the formation of borides which increased wear resistance. In this work, the microstructure and wear resistance of boron-modified stainless steels coatings, namely superduplex and supermartensitic with different boron additions, produced by Plasma Transferred Arc (PTA) were investigated. This welding process allows the deposition of thick and dense coatings with metallurgical bonding and very low dilution. Microstructural characterization revealed that the coatings were dendritic in all cases, however the amount of borides formed was significantly different. The wear resistance was evaluated by dry sand/rubber wheel and reciprocating pin-on-plate tests. The results showed different wear resistance depending on wear mechanism involved. Although, in both tests, the wear resistance presented by the boron-modified superduplex coating was far superior. The formation of hard borides and its higher phase fraction in the microstructure were responsible for the good wear performance. / A descoberta de novos campos de exploração de petróleo na costa do Brasil, como o pré-sal, levou a uma grande busca por materiais capazes de suportar as condições severas de resistência mecânica, desgaste e corrosão a fim de que a extração seja feita de maneira segura e confiável. Os aços inoxidáveis, como o duplex, superduplex e supermartensítico, são materiais já bem estabelecidos para aplicações nas quais seja necessário um bom balanço entre custo, resistência mecânica e à corrosão. Entretanto, dependendo do ambiente e das condições de trabalho, os aços inoxidáveis podem apresentar uma resistência ao desgaste desfavorável. Por conseguinte, existem processos de revestimento capazes de depositar camadas espessas de materiais resistentes ao desgaste (hardfacing) utilizados quando o desgaste severo é parte das condições de trabalho. Ainda, estudos recentes conduzidos no DEMa/UFSCar mostraram que a adição de boro à composição química dos aços inoxidáveis leva à formação de boretos que melhoram a resistência ao desgaste. Neste trabalho, foram investigadas a microestrutura e a resistência ao desgaste dos revestimentos de aço inoxidável (supermartensítico e superduplex), modificados com diferentes quantidades de boro, depositados pela técnica de Plasma com Arco Transferido (PTA). Este processo permite a fabricação de depósitos espessos e densos, com ligação metalúrgica com o substrato e baixa diluição. A caracterização microestrutural revelou que os revestimentos possuem estrutura de solidificação dendrítica em todos os casos; contudo, a quantidade de boretos formada foi significativamente diferente. A resistência ao desgaste foi avaliada através dos ensaios de areia seca contra roda de borracha e pino-sobre- placa com movimento recíproco. Os resultados demonstraram diferentes resistências dependendo do mecanismo de desgaste envolvido. Contudo, em ambos os testes, o revestimento de aço inoxidável superduplex modificado com boro apresentou a menor perda volumétrica. A formação de boretos duros e sua elevada fração na microestrutura foram os fatores responsáveis pelo seu desempenho muito superior.