Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-11-25T14:31:50Z No. of bitstreams: 1 2015_PauloHerrera.pdf: 3722179 bytes, checksum: 542183f7a493ee4b39693c8e6dc8f35b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-12-21T14:05:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_PauloHerrera.pdf: 3722179 bytes, checksum: 542183f7a493ee4b39693c8e6dc8f35b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-21T14:05:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_PauloHerrera.pdf: 3722179 bytes, checksum: 542183f7a493ee4b39693c8e6dc8f35b (MD5) / Risers são estruturas multicamada compostas por arames metálicos e camadas poliméricas, utilizados no transporte e produção de petróleo. A armadura de pressão é a camada responsável por suportar as cargas radiais de pressões internas do riser, sendo produzida a partir de um arame helicoidal de aço e que possui intertravamento. Devido a parâmetros de projeto, existe a necessidade de o aço utilizado possuir uma certa ductilidade. O intertravamento que confere flexibilidade ao riser é responsável pelo desgaste na armadura de pressão, uma vez que o atrito e o movimento relativo nesta pode ocasionar a aparição de partículas, caracterizando assim um desgaste microabrasivo. O presente trabalho visa estudar o efeito do tratamento criogênico profundo e da nitretação a plasma no desgaste microabrasivo da região de contato da armadura de pressão. Para tanto, foram retiradas amostras diretamente da região de contato de uma armadura de pressão e realizado ensaios de caracterização do material e ensaio de desgaste microabrasivo por esfera rotativa livre. As amostras foram testadas como recebidas, com o tratamento criogênico profundo e com nitretação a plasma realizada a 515 °C por 8, 24 e 48 horas de duração. O material com tratamento criogênico profundo apresentou um perfil de microdureza Vickers e um coeficiente de desgaste muito semelhante ao da amostra como recebida. As amostras nitretadas apresentaram um valor de microdureza próximo à região superficial maior que ao da amostra como recebida (21,8%, 23,2% e 29%), além de apresentar também uma melhora no coeficiente de desgaste na região transiente (29,85%, 28,53% e 29,81%) e permanente (19,18%, 25,19% e 28,09%). / Risers are multilayer structures composed of metallic wires and polymeric layers, used in oil production and transportation. The pressure armor is the layer responsible for supporting the internal radial pressures and is produced from a helical interlocked steel wire. Due to project parameters, the steel used possesses a certain ductility. The interlocking structure which gives flexibility to the riser is also responsible for wear on the pressure armor, with friction and relative motion causing the appearance of particles, resulting in a micro-abrasive wear. The present work aims to study the effect of deep cryogenic treatment and plasma nitriding on the micro-abrasive wear of the contact patch of the pressure armor. Samples were taken directly from the contact region of the pressure armor. Material characterization and the micro-abrasive wear test were performed on a free ball machine. The tests were conducted on the samples as received, with deep cryogenic treatment and with plasma nitriding (at 515 °C for 8, 24 and 48 hours). It was observed that the material with deep cryogenic treatment had a Vickers microhardness profile and wear coefficient very similar to that of the sample without treatment. The nitrided samples showed a higher (21.8%, 23.2% and 29%) microhardness value at the surface region than the sample as received, and also an improvement in wear coefficient in the transient region (29.85%, 28.53% and 29.81%) and permanent region (19,18%, 25,19% and 28,09%).

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Cristiane Mendes (mcristianem@gmail.com) on 2015-07-03T16:41:50Z No. of bitstreams: 1 2015_TaiseMariaFrazaoDeAnicezio.pdf: 5322332 bytes, checksum: 4866e33daf9f1f9ccf75030b48561cce (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-07-14T11:18:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_TaiseMariaFrazaoDeAnicezio.pdf: 5322332 bytes, checksum: 4866e33daf9f1f9ccf75030b48561cce (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-14T11:18:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_TaiseMariaFrazaoDeAnicezio.pdf: 5322332 bytes, checksum: 4866e33daf9f1f9ccf75030b48561cce (MD5) / Titânio e suas ligas têm sido cada vez mais usados nos últimos anos em segmentos industriais bastante distintos como aeroespacial e biomateriais. Essa versatilidade devese ao fato de ser um material com elevada resistência mecânica, baixa densidade, alta resistência à corrosão e ótima biocompatibilidade. Todavia, não possuem boa resistência ao desgaste. Amostras da liga Ti-12Cr, produzidas por metalurgia do pó, foram revestidas por meio do processo PVD com filmes de Ti+TiN, Cr+CrN e Cr+CrN+TiN com o intuito de melhorar a resistência ao desgaste microabrasivo dessa liga. Um tribômetro do tipo esfera rotativa livre foi utilizado para gerar crateras de desgaste na superfície dos materiais estudados. Os diâmetros dessas calotas foram medidos e através do Método de Allsopp os coeficientes de desgaste abrasivo dos filmes e dos substratos foram então determinados. O filme Ti+TiN apresentou a melhor resistência ao desgaste dentre as amostras analisadas. A resistência ao desgaste seguiu a tendência das medidas de microdureza dos filmes, ou seja, o filme com maior microdureza, Ti+TiN, apresentou a melhor resistência ao desgaste, e também melhor adesão ao substrato. Os filmes Cr+CrN e Cr+CrN+TiN apresentaram coeficientes de desgaste do substrato e do filme com a mesma ordem de grandeza e valores que ficaram muito próximos porém, com microdurezas diferentes. Ambos os filmes apresentaram falha de adesão, de maneira que durante os ensaios de desgaste microabrasivo as partículas delaminadas dos filmes passaram a atuar juntamente com a suspensão abrasiva promovendo o aumento dos coeficientes de desgaste dessas amostras. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Titanium and its alloys have been increasingly used in recent years in very different industrial segments such aerospace and biomaterials. This versatility is due to the fact that it is a material with high mechanical strength, low density, high corrosion resistance and good biocompatibility. However, have not good wear resistance. Samples of Ti-12Cr alloy produced by powder metallurgy were coated by PVD process with Ti+TiN, Cr+CrN and Cr+CrN+TiN films with the aim of microabrasive wear resistance improvement. A tribometer free rotating sphere type was used to generate wear craters on the surface of the materials studied. The diameters of these caps were measured and through Allsopp method the abrasive wear coefficient of the films and substrates were then determined. Ti+TiN film showed the best wear resistance among the analyzed samples. The wear resistance measurements followed the trend of micro-hardness of the films, i.e., the film with higher hardness, Ti+TiN, showed the best wear resistance, and also better adhesion to the substrate. The Cr+CrN and Cr+CrN+TiN exhibited wear coefficient of the substrate and the film of the same magnitude and values that were close but with different hardness. Both films showed adhesion failure, so that during the wear tests microabrasive particles of delaminated film began working together with the abrasive suspension promoting increased wear coefficient of the samples.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-11-20T19:59:26Z No. of bitstreams: 1 2015_EdgarSobralAshiuchi.pdf: 4822357 bytes, checksum: 0a5b84f109f0c56b9d9bd06d784e6ea3 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-12T19:28:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_EdgarSobralAshiuchi.pdf: 4822357 bytes, checksum: 0a5b84f109f0c56b9d9bd06d784e6ea3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-12T19:28:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_EdgarSobralAshiuchi.pdf: 4822357 bytes, checksum: 0a5b84f109f0c56b9d9bd06d784e6ea3 (MD5) / Este trabalho tem como principal objetivo investigar os efeitos do tratamento criogênico profundo quanto à microabrasão na liga de alumínio laminado AA 6101-T4 com e sem o revestimento de CrN depositado por PVD. O material tal como recebido foi utilizado como referência de desempenho em ensaios de resistência ao desgaste microabrasivo para amostras que receberam o tratamento criogênico, o revestimento de CrN ou as combinações de ambos. O material tratado criogenicamente apresentou aumento relativo na resistência ao desgaste da ordem de 35%. Com uma combinação específica do tratamento criogênico profundo e do revestimento de filme fino de CrN, a resistência ao desgaste obteve incremento da ordem de 81%. Esse resultado da combinação do tratamento criogênico e do revestimento de CrN foi substancialmente superior aos obtidos para os materiais que receberam apenas um deles. Levando em consideração os mecanismos de desgaste manifestados no sistema tribológico, a dureza não demonstrou acompanhar o acréscimo da resistência ao desgaste. Estruturas nanométricas tais como aglomerados ou zonas de Guinier-Preston (GP) exibiram maior concentração nas amostras tratadas criogenicamente. De acordo com este trabalho, apenas a presença de tais nanoestruturas pôde ser associada ao aumento da resistência ao desgaste com a aplicação do tratamento criogênico profundo. Esta tese explora esse tipo de beneficiamento além dos limites da sua habitual aplicação para o aço. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work aimed to investigate the effects of deep cryogenic treatment with respect to the abrasion in rolled aluminum alloy AA 6101-T4 with and without the CrN coating deposited by PVD. The material as received was used as a performance benchmark in microabrasive wear resistance test for samples receiving the cryogenic treatment, the CrN coatings or combinations of both. The cryogenically treated material presented relative increase in wear resistance of the order of 35%. With a specific combination of deep cryogenic treatment and the thin CrN film coating, the wear resistance was an increase of approximately 81%. This results from the combination of the cryogenic treatment and CrN coating was substantially higher than those obtained for the materials that received only one of them. Taking into account the wear mechanisms manifested in the tribological system, the hardness did not show follow the wear resistance increase. Nanoscale structures such as clusters or Guinier-Preston(GP) zones exhibited highest concentration in the samples treated cryogenically. According to this work, only the presence of such nanostructures could be associated with increased wear resistance for the material cryogenic treated. This thesis explores the deep cryogenic treatment beyond the limits of their usual application for steel.