Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-04-03T18:22:29Z No. of bitstreams: 1 TeseLRSC.pdf: 19321865 bytes, checksum: 59c8299f94b51244447ce153f6f78a35 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-18T14:13:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLRSC.pdf: 19321865 bytes, checksum: 59c8299f94b51244447ce153f6f78a35 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-18T14:13:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLRSC.pdf: 19321865 bytes, checksum: 59c8299f94b51244447ce153f6f78a35 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-18T18:09:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLRSC.pdf: 19321865 bytes, checksum: 59c8299f94b51244447ce153f6f78a35 (MD5) Previous issue date: 2016-09-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In recent years porcelain stoneware tiles showed the highest growth in production and consumption in ceramic industry sector. To achieve low porosity, which ensures the high performance of the product, is required the formation of large amount of liquid phases during sintering and the flow of these liquids are responsible for the undesirable pyroplastic deformation. Some factors exacerbate the problem: large and rectangular shapes and faster firing cycles. Moreover, the production of tiles through a more sustainable route, the dry route, lacks studies evaluating the effects of processing method on pyroplastic deformation. Thus, this study aimed to contribute to reducing the incidence of pyroplastic deformations in porcelain stoneware tiles, in order to identify the main variables involved and suggest maneuvers for achieve this goal. In the first stage, technical porcelain stonewares were formulated using common raw materials in this type of manufacturing and prepared by wet route. The main difference between the batches was that 10% of the feldspar was replaced with other raw materials such as potash feldspar and quartz in different granulometries in order to change the characteristics of the liquid phases and to minimize pyroplastic deformation. The characterization of the batches before and after firing, as well the assessment of physical and chemical / mineralogical effects of the raw materials on deformation behavior was essential to identify the variables prevalent in deformation. In second stage some batches from previous step were prepared by dry route method, and then the same tests were performed in order to evaluate the effects of processing route on pyroplastic deformation. The results indicated that batches prepared by dry processing route are less likely to deformation mainly due to heterogeneity of microstructure. In both stages, it was found out that the viscosity of the liquid phase formed during firing is the variable that affects most significantly the pyroplastic deformation of the porcelain obtained by both processing routes studied. / Os porcelanatos apresentaram nos últimos anos o maior crescimento em produção e consumo do setor de revestimentos cerâmicos. Para atingir a baixa porosidade, a qual garante o alto desempenho do produto, é necessário que durante a sinterização seja formada grande quantidade de fases líquidas e o fluxo dos líquidos formados é responsável pela indesejável deformação piroplástica. Formatos retangulares, grandes dimensões, espessuras reduzidas e ciclos térmicos rápidos agravam o problema. Além disso, a produção de porcelanatos por uma rota mais sustentável, a via seca, não apresenta estudos que avaliem os efeitos do processamento sobre a deformação. Assim, este estudo objetivou contribuir para reduzir a incidência de deformações piroplásticas em porcelanatos, buscando identificar as principais variáveis envolvidas e sugerir alternativas que permitam atingir esse objetivo. Na primeira etapa do trabalho foram formuladas massas de porcelanatos técnicos preparadas por via úmida, substituindo-se 10% do feldspato utilizado na massa de referência (STD) por matérias-primas como o quartzo e feldspato potássico em granulometrias diferenciadas com o objetivo de alterar as características das fases líquidas de modo a minimizar a deformação piroplástica. A caracterização das massas antes e após a queima, bem como a avaliação dos efeitos físicos e químico/mineralógicos das matérias-primas sobre o comportamento de deformação foram essenciais para identificar as variáveis predominantes na deformação. Na segunda etapa algumas massas da etapa anterior foram preparadas pelo método de via seca, realizando posteriormente os mesmos ensaios, permitindo avaliar os efeitos do processamento sobre a deformação. Os resultados indicam que massas preparadas por via seca apresentam menor tendência a deformar piroplasticamente devido principalmente à heterogeneidade da microestrutura. Nas duas etapas do trabalho, verificou-se que a viscosidade das fases líquidas formadas durante a queima é a variável que afeta de forma mais significativa a deformação piroplástica dos porcelanatos obtidos pelas duas rotas de processamento estudadas.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-04-03T19:53:41Z No. of bitstreams: 1 TeseLCC.pdf: 7613727 bytes, checksum: 65610fb91878f6307a10290b043d7673 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-18T19:46:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLCC.pdf: 7613727 bytes, checksum: 65610fb91878f6307a10290b043d7673 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-18T19:46:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLCC.pdf: 7613727 bytes, checksum: 65610fb91878f6307a10290b043d7673 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-18T20:16:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLCC.pdf: 7613727 bytes, checksum: 65610fb91878f6307a10290b043d7673 (MD5) Previous issue date: 2016-10-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The microstructure of metastable beta Ti alloys is a decisive factor that governs their properties and, therefore, the assessment of the relation between the microstructure and the fatigue response means an advance in the still incipient knowledge on these alloys. The purpose of this work was to study the fatigue behavior of Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr (Ti-5553) alloy recently developed for landing gear applications, which was kindly supplied by Boeing for this work. The material was subjected to different heat treatments (BASCA and double aging) aiming at to comprehend the influence of the alpha phase precipitation over the beta matrix, as well as to understand the effect of hydrogen even in commercially acceptable contents. BASCA microstructure comprised large laths and fine needles of primary and secondary alpha phase respectively, with a film of approximately 2 μm of thickness at grain boundaries. A refined and aligned structure of alpha phase resulted from the double aging treatment, reducing to 0.2 μm the thickness of the grain boundary alpha film. The fatigue limit at 5x106 cycles raised by the standardized staircase method initially showed an improved result for the harder microstructure, which resulted from the double aging, for 100 ppm of hydrogen. The fatigue crack nucleation, whether at the surface or subsurface, was attributed to the thickness of the grain boundary alpha film. In spite of this film brittleness, crack propagation predominantly occurred through the grains and exhibited quasi-cleavage facets and dimples. For the structure arising from the BASCA treatment, the decrease of the hydrogen content for 25 ppm led to a significant increase of the fatigue resistance as a consequence of the absence of hydrides and the higher toughness, overcoming the effect of the coarse alpha phase particles in the beta phase matrix. / A microestrutura das ligas de Ti do tipo beta metaestável é fator determinante para as suas propriedades e, portanto, o estudo da relação entre a microestrutura e a resposta em fadiga representa um avanço do conhecimento, que ainda é incipiente acerca destas ligas. O presente trabalho teve como propósito estudar o comportamento em fadiga da liga Ti-5Al-5Mo- 5V-3Cr (Ti-5553) recém-desenvolvida para aplicação em trens de pouso, a qual foi gentilmente fornecida pela Boeing para este estudo. O material foi submetido a diferentes tratamentos térmicos (BASCA e duplo envelhecimento) com o intuito de compreender a influência da precipitação da fase alfa sobre a matriz beta, além de um entendimento sobre o efeito do hidrogênio mesmo em teores comercialmente admissíveis. A microestrutura BASCA constituiu-se de grandes lamelas e finas agulhas de fase alfa primária e secundária respectivamente, com um filme de aproximadamente 2 μm de espessura nos contornos de grão. Uma estrutura refinada e alinhada de fase alfa resultou do tratamento de duplo envelhecimento, reduzindo para 0,2 μm a espessura do filme nos contornos. O limite de fadiga para 5x106 ciclos determinado pelo método normatizado conhecido como staircase mostrou um resultado superior para a microestrutura com a matriz de maior resistência, no caso a obtida pelo duplo envelhecimento, para o teor de 100 ppm de hidrogênio. A nucleação da trinca de fadiga, seja superficial ou subsuperficial, foi atribuída à espessura do filme de fase alfa nos contornos de grão. Apesar da fragilidade deste filme, a propagação da trinca ocorreu predominantemente de modo transgranular e exibiu facetas de quasi-clivagem e alvéolos. Para a estrutura obtida pelo tratamento BASCA, a redução do teor de hidrogênio para 25 ppm promoveu um acréscimo significativo da resistência à fadiga como consequência da ausência de hidretos e da maior tenacidade, superando o efeito decorrente da presença de partículas grosseiras de fase alfa na matriz de fase beta. / FAPESP: 2013/04423-3 / CNPq: 140520/2013-9

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-05-17T18:36:51Z No. of bitstreams: 1 DissEDGC.pdf: 7388515 bytes, checksum: 99a5ff669519e14df386a91e00e6fac3 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-22T17:55:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissEDGC.pdf: 7388515 bytes, checksum: 99a5ff669519e14df386a91e00e6fac3 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-22T17:55:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissEDGC.pdf: 7388515 bytes, checksum: 99a5ff669519e14df386a91e00e6fac3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-22T18:28:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissEDGC.pdf: 7388515 bytes, checksum: 99a5ff669519e14df386a91e00e6fac3 (MD5) Previous issue date: 2015-09-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Titanium and its alloys have been widely used in biomedical devices and components. The commercially pure titanium and Ti-6Al-4V (Ti64) are the biomaterials most widely used for implants, due to its characteristics regarding corrosion resistance, biocompatibility and commercial production. However, in the case of the Ti64 alloy, aluminum and vanadium present problems associated with cytotoxic effects in tissues and adverse reactions such as Alzheimer's disease and other neuropathies. The β type Ti alloys used in orthopedic devices have excellent properties such as low density, high mechanical strength and outstanding corrosion resistance, besides being biocompatible. The β phase in Ti alloys is obtained by adding alloy elements such as Nb, Ta, Zr and Mo. The coatings in form of thin films made by magnetron sputtering - MS have been successfully employed for the surface treatment of metallic biomaterials for ‘applications in the medical industry, with the advantage that low dimensionality coating does not alter the structural properties of the prosthesis to be implanted, thereby allowing improvement of their surface properties and therefore the use in the human body. A new class of Ti alloys employs niobium as a stabilizer of the β phase. The Ti-Nb binary alloys are promising candidates for biomedical applications. Therefore, an interesting option to adjust the surface feature is the thin film technology. Thus, in this dissertation, nanostructured thin films were produced by sputtering on the surface of stainless steel AISI 316L, with the purpose of analyzing the influence of niobium content on the behavior of the films. The produced films were mechanically, morphologically, crystallographically, chemically and electrochemically characterized, presenting the Ti-β phase for all the concentrations along with good mechanical properties and corrosion resistance for its potential use in the manufacture of medical implantation devices. / O titânio as suas ligas têm sido amplamente utilizadas em dispositivos e componentes biomédicos. As ligas de Ti tipo β usadas em dispositivos ortopédicos possuem excelentes propriedades, tais como baixa densidade, elevada resistência mecânica e excepcional resistência à corrosão, além de apresentar biocompatibilidade. A fase β nas ligas de Ti é obtida com a adição de elementos de liga, tais como Nb, Ta, Zr e Mo. Os recobrimentos duros na forma de filmes finos, feitos por técnicas de pulverização catódica (sputtering) e, especificamente, por pulverização magneto-catódica (magnetron sputtering - MS), têm sido empregados com sucesso no tratamento superficial de biomateriais metálicos para aplicações na indústria médica, com a vantagem que a baixa dimensionalidade do recobrimento não altera as propriedades estruturais da prótese a ser implantada, permitindo o aprimoramento das suas propriedades de superfície e, consequentemente, o uso no corpo humano,. Uma nova classe de ligas de Ti emprega o nióbio como estabilizador da fase β e as ligas binárias Ti-Nb são candidatas promissoras para aplicações biomédicas. Portanto, uma opção interessante para ajustar a funcionalidade da superfície é a tecnologia de filmes finos. Assim, na presente dissertação, filmes finos nanoestruturados foram produzidos por pulverização catódica sobre a superfície do aço inoxidável AISI 316L, com a finalidade de se analisar a influência do teor de nióbio sobre o comportamento dos filmes. Os filmes produzidos foram caracterizados mecânica, morfológica, cristalográfica, química e eletroquimicamente apresentando a fase Ti-β para todas a concentrações junto com ótimas propriedades mecânicas e de resistência a corrosão para seu potencial uso na fabricação de dispositivos de implantação medica.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arthur Adelino de Freitas Cruz.pdf: 6466927 bytes, checksum: 429e2ba55e1fbb6aae1b0988a0b53cc7 (MD5) Previous issue date: 2002-12-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The goal of this work was to study the utilization of a biomass burning waste coming from a cellulose and paper industry as a raw material for mortars in building industry. The waste used in this work is known as bottom ash and was supplied by Klabin Celucat S.A. situated in Correia Pinto SC. The raw materials used to fabricate the mortars were characterized by granulation test, leaching test, in the case of the waste, and by scanning electron microscopy. The waste was incorporated in the mortars in substitution to a Portland cement so that the hydraulic binder in the samples fabricated with the bottom ash is constituted by cement + bottom ash. The samples were fabricated in two steps. In the first one the samples were elaborated containing 90% of cement + 10% in volume of bottom ash as hydraulic binder. This mixture was used with different granulations of bottom ash in order to study the effect of the waste granulation in the mortar properties. It was used five different granulations: between 2 and 1 mm, between 1 and 0.57 mm, between 0.57 and 0.30 mm, between 0.30 and 0.15 mm and under 0.15 mm. In the second step, it was studied the effect of the waste concentration with granulation under 0.15 mm. Samples were prepared with cement + 5, 10, 15 and 20% in volume of waste. The raw materials used to fabricate the mortars were dried in a furnace and then mixed in a mass proportion of three amounts of sand for one of hydraulic binder (cement + bottom ash). The samples obtained were studied by uniaxial compression test, leaching test and scanning electron microscopy. The investigation by these techniques of characterization allowed us to observe that the properties of the mortars depend on the concentration, granulation and dispersion of the waste in the mortar structure. Furthermore, some chemical elements may be stabilized and/or encapsulated in the cement matrix. These results will be presented, analyzed and discussed in this work. / Este trabalho teve por objetivo estudar a utilização do resíduo sólido proveniente da queima da biomassa da indústria de papel e celulose como fonte de matéria prima para a fabricação de argamassas utilizadas na construção civil. O resíduo usado neste trabalho é conhecido como cinza preta e foi fornecido pela Klabin S.A. de Correia Pinto SC. As matérias-primas usadas na elaboração das argamassas foram caracterizadas através de ensaios granulométricos, ensaios de lixiviação, no caso do resíduo, e análise morfológica no microscópio eletrônico de varredura (MEV). O resíduo foi incorporado na argamassa em substituição parcial ao cimento, mas de duas maneiras diferentes. Na primeira delas foi adicionado uma concentração constante de 10% em volume de resíduo com relação ao cimento, em corpos de prova com diferentes granulometrias de resíduo a fim de estudar o efeito do tamanho dos grânulos do resíduo sobre as propriedades das argamassas. Foram usadas cinco granulometrias diferentes de resíduo: entre 2 e 1 mm, entre 1 e 0.57 mm, entre 0.57 e 0.30 mm, entre 0.30 e 0.15 mm e inferior a 0.15 mm. Na segunda etapa foi estudado o efeito da concentração do resíduo de granulometria inferior a 0.15 mm. Para isso, foram elaborados corpos de prova com 5, 10, 15 e 20% em volume de resíduo com relação ao cimento. Para facilitar a confecção dos corpos de prova, os materiais foram secados em estufa e misturados na proporção de 3 partes de areia para 1 parte de aglomerante (cimento + resíduo) em massa. Os corpos de prova obtidos foram caracterizados através de ensaios mecânicos, ensaios de lixiviação e por microscopia eletrônica de varredura. A investigação através dessas técnicas de caracterização permitiu observar que as propriedades da argamassa dependem da concentração, da granulometria e da dispersão do resíduo na estrutura da argamassa. Além disso, certos elementos químicos do resíduo podem ficar estabilizados e/ou encapsulados dentro da matriz cimentítica. Estes resultados serão apresentados, analisados e discutidos no presente trabalho.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capa-Agradecimentos.pdf: 53068 bytes, checksum: 6aa9615f0569d2fcb551e74d3ba61db3 (MD5) Previous issue date: 2007-07-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Plasma carbonitriding in hydrogen free working atmosphere of the AISI D2 tool steel was studied. This atmosphere consist in 40%N2/60%Ar gaseous mixture and sputtered carbon atoms from graphite target in the working plasma atmosphere. Through of the application of a thermal gradient in samples the microstructures of the layers formed for a wide range of the temperatures (350 850ºC) was evaluated. Sample extremity has been arranged in component hollow cathode while the other extremity has been placed in copper tube with cooling system. The characterization techniques utilized have been X-ray diffraction analyses (XRD), Scanning electronic microscopy (SEM) with X-ray dispersion energy (EDX), Optic microscopy (OM) and Microhardness Vickers (MHV). The results indicate that there is formation of visible diffusion layers and nitrides phases (e-Fe2-3N, g -Fe4N, CrN) in the carbonitrided AISI D2 tool steel. The deepest diffusion zones occur between 530ºC and 670ºC. The carbon seems to substitute hydrogen well as oxide reducer, mainly the high temperatures. In 753ºC occurs a transformation of phases from a-Fe (b.c.c.) to g-Fe (f.c.c.) and reduces the deep layer due the low diffusivity of nitrogen in g-Fe (f.c.c). Surface treatments realized by very high ionization rate plasmas can promote sputtering of atoms at the sample surface and impede the nitriding processes. / O aço ferramenta AISI D2 é submetido ao processo de carbonitretação a plasma em atmosfera de trabalho isenta de hidrogênio. Tal atmosfera consiste numa mistura gasosa de 40%N2/60%Ar, além do carbono vaporizado. O vapor de carbono é obtido durante o processo mediante o sputtering de um alvo de grafite, que se encontra estrategicamente posicionado no interior do reator. Através da aplicação de um gradiente térmico ao longo da amostra pode-se avaliar as microestruturas das camadas formadas para uma ampla faixa de temperaturas (350 a 850ºC). Isto se dá pelo acoplamento de um catodo oco numa das extremidades de um corpo de prova de dimensões 50 mm x 15 mm x 10 mm, enquanto que a outra extremidade é fixada num porta-amostra que possui um sistema de resfriamento próprio. As técnicas utilizadas para a caracterização das amostras foram: Difratometria de Raios-X (DRX), Microscopia Ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Energia de Dispersão de Raios-X (EDX) e Microdureza Vickers (MDV). Detectou-se a formação de camadas visíveis de difusão e a presença de fases de nitretos (e-Fe2-3N, g -Fe4N, CrN) no aço ferramenta AISI D2 carbonitretado. As zonas de difusão mais profundas ocorrem entre 530ºC e 670ºC. O carbono parece substituir bem o hidrogênio como redutor de óxidos, principalmente a altas temperaturas. Na temperatura de tratamento de 753°C ocorre uma transformação de fases, de a-Fe (c.c.c.) para g-Fe (c.f.c.), e diminui a espessura da camada de compostos devido a menor difusividade do nitrogênio na estrutura g-Fe (c.f.c). Verifica-se também que tratamentos de superfície realizados por plasmas com alta taxa de ionização (catodo oco) podem provocar uma pulverização de átomos na superfície da amostra e impedir o processo de nitretação.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1.pdf: 202885 bytes, checksum: 3c12964a828cd6e497b731e66846a800 (MD5) Previous issue date: 2007-12-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nowadays, In due to the big number of studies applied on structural fatigue damage in time domain and frequency domain, besides the increasing of velocity and decreasing of costs on computation area, It is most important the metal-mechanic industries have prevision tools of endurance for their products increasing value, more reliability with big decreasing of development time. After the bibliographic and theoretical research, with the knowledge of all topics of endurance tests and prevision fatigue life methods on time domain and frequency domain, was developed an endurance tests device, based on an theoretical study of the general behavior of test device. Using recourses of Finite Elements Method, the reliability of dynamic simulations were confirmed, and could be founded some need parameters for calculus of theoretical behavior device. With the learn of how the drive system and data acquisition system of tests device works, a perfect control and calibration of this components was executed, ensuring the efficiency and reliability of device. This document is an evaluation of calculation methods of the fatigue life in a frequency domain of specimens under dynamical torsional loading. At first, with an identification of fatigue life curve of specimens in the shape of an hourglass. With the fatigue curve parameters, tests are executed with variable frequency in a limited band. Comparing the experimental results and theoretical results of fatigue life calculus on time domain (Rainflow method)with theoretical results of frequency domain, we can evaluate the reliable level of this last method. / Nos dias atuais, devido ao grande número de estudos aplicados em dano à fadiga estrutural no domínio do tempo e no domínio da freqüência, além do avanço em velocidade e redução de custos na área computacional, é de vital importância que empresas no ramo metal mecânico utilizem ferramentas de estimativa de vida à fadiga para seus produtos proporcionando maior valor agregado, maior confiabilidade com grande redução do tempo em desenvolvimentos. Após uma revisão bibliográfica e teórica adequada, com o aprendizado e implementação de um teste de fadiga e métodos de estimativa de vida no domínio do tempo e da freqüência, foi desenvolvido um dispositivo de testes de fadiga, embasado em um estudo teórico do comportamento geral do dispositivo de testes. Utilizando recursos do Método dos Elementos Finitos (MEF) verifica-se a confiabilidade de simulações dinâmicas, podendo inclusive determinar alguns parâmetros necessários para o cálculo do comportamento teórico do dispositivo. Com o aprendizado do funcionamento do sistema de acionamento e do sistema de aquisição de dados do dispositivo de testes, um adequado controle e calibração destes componentes foi executado, gerando confiabilidade nestes conjuntos. Neste documento é feita uma análise dos métodos de cálculo de vida à fadiga no domínio da freqüência em corpos de prova sujeitos a um carregamento torcional dinâmico. Primeiramente com a determinação da curva de fadiga de corpos de prova testados com a forma de uma ampulheta. Com os parâmetros da curva de fadiga, são executadas testes com freqüência variável em uma banda limitada. Comparando os resultados experimentais e resultados teóricos de cálculo de vida no domínio do tempo (Método Rainflow) com resultados teóricos no domínio da freqüência, pode-se então avaliar o nível de confiabilidade deste último método.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RESUMO Altair.pdf: 63095 bytes, checksum: 77afe61ac47f2c1f354dcfc5c61d23f7 (MD5) Previous issue date: 2005-07-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / One of the aims of this work is to determine the model test bulk used by the injection molding process. The mathematical model governing the plate solidification time of the gate together with the beginning of the stabilization of the cavity bulk. In this test a copolymer styreneacrylonitrile (SAN) will be used. In order to develop the model tests, the material had to be dried to establish some parameters like: injection pressure, injection time, temperature of the different stages as well as moulding temperature. The variable parameters were the time and the discharge pressure. As the model tests were fully develoved, bulks were determined, first for the mould cavity and branches and next for the single cavity which was separated from the branches. The variations of the cavity bulkfor the different discharge pressures and the standard deviation were graphically represented due to the time deviation of the discharge. The results shoved that the time the bulk cavity begins to stabilize matches the calculated time, for the nonflow temperature, as well as the glass part temperature, the discharge pressure. / Este trabalho tem como objetivo, determinar a variação da massa de corpos de prova fabricado pelo processo de moldagem de injeção. A partir de equações que tratam da solidificação de placas, será correlacionado o tempo de solidificação do canal de ataque com o tempo de início de estabilização da massa da cavidade. Para o desenvolvimento experimental será utilizado um copolímero estireno-acrilonitrila (SAN). Para a realização dos corpos de prova, foi necessário secar o material, fixar alguns parâmetros de processos, tais como; pressão de injeção, tempo de injeção, temperatura nos diferentes estágios e temperatura de molde. Os parâmetros variáveis foram: o tempo e a pressão de recalque. Com os corpos de prova prontos, suas massas foram determinadas, inicialmente para ambas, cavidades e canais de distribuição, em seguida, para a cavidade individualmente que foi separada dos canais de dsitribuição. A variação da massa da cavidade, para as diferente pressões de recalque e seus respectivos desvios padrão foram representados gráficamente em função da variação do tempo de recalque. O tempo em que a massa da cavidade começa a estabilizar está coerente com os tempos calculados, para a temperaturade não fluxo, e a temperatura de transição vítrea, a pressão de recalque.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo Pedro Balbinotti.pdf: 76139 bytes, checksum: 1b9e6e746016d5322c199c3d4bff030a (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O titânio é um dos metais com propriedades mais adequadas para aplicações em medicina e odontologia, onde há a necessidade de suportar cargas mecânicas. Contudo, é um material bio-inerte, ou seja, a fixação do tecido ósseo sobre sua superfície ocorre por aderência biomecânica. Por outro lado, a hidroxiapatita (HAP) é um material bioativo com composição química e cristalográfica similar ao esqueleto humano e que apresenta baixa resistência mecânica. Nesse trabalho optou-se por elaborar compósitos de titânio/hidroxiapatita pelo método de metalurgia do pó com o objetivo de produzir um compósito bioativo para aplicações biomédicas onde há esforços mecânicos. Foram elaborados compósitos à base de titânio com 5%, 7,3% e 10% em volume de hidroxiapatita. O pó de titânio (99,53% puro) foi adquirido da TiBrasil (granulometria < 150 µm) e o pó de hidroxiapatita foi sintetizado no Laboratório de Biomateriais da UDESC com tamanho de partícula inferior a 100 nm. As misturas foram realizadas com álcool e esferas de zircônia em moinho atritor de alta energia durante 5 horas, seguidas de secagem em evaporador rotativo. Em seguida foram compactadas a frio a 600 MPa e sinterizadas em atmosfera de argônio a 1200 oC por 2 horas. Os materiais foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e calorimetria diferencial. As fases cristalinas do compósito produzido foram &#945;-Ti, CaTiO3, Ca3(PO4)2 e fase(s) TixPy. As análises revelaram que as partículas de titânio foram cobertas por uma camada compacta de fases TixPy e CaTiO3, resultantes da decomposição da HAP a aproximadamente 1025oC. Primeiramente a HAP se decompõe em CaTiO3 e &#946;-Ca3(PO4)2. Em seguida a decomposição do &#946;-Ca3(PO4)2 resultou no crescimento da camada de CaTiO3 e na nucleação e crescimento de fase(s) TixPy. Devido à presença de aglomerados de HAP nos compósitos, o tempo e a temperatura de sinterização não foram suficientes para converter todo o &#946;-Ca3(PO4)2 desses aglomerados em CaTiO3 e TixPy. O &#946;-Ca3(PO4)2 que não foi convertido se transformou em &#945;-Ca3(PO4)2 a 1200oC. Os ensaios de compressão revelaram que os compósitos fabricados com HAP nanométrica apresentam maior resistência à ruptura do que aqueles fabricados com HAP micrométrica porque os compósitos com HAP nanométrica ficaram mais homogêneos, ou seja, apresentaram maior dispersão de partículas de HAP.

A utilização de revestimentos duros possui inúmeras aplicações na indústria metal-mecânica devido à melhora das propriedades da superfície tais como aumento da dureza, da resistência ao desgaste e à corrosão. Uma das técnicas que vem sendo utilizada na indústria é a PVD por magnetron sputtering. O presente trabalho estuda a fabricação e caracterização de filmes finos de carbeto de vanádio (VC) de alta dureza para aplicações em ferramentas de conformação. Filmes finos de VC foram obtidos mediante a técnica de magnetron sputtering reativo de tensão contínua utilizando o CH4 como fonte de C. As mudanças estruturais dos filmes finos de VC foram estudadas pelas técnicas de difração de raios X (DRX), espectrometria de retroespalhamento Rutherford (RBS), microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia Raman. As propriedades mecânicas foram estudas mediante ensaios de nanodureza, ensaios de pino no disco e perfilometria. A proporção ótima de CH4 na mistura gasosa para obter uma fase cristalina do tipo cfc do VC é 15 % com dureza de aproximadamente 25 GPa. A temperatura de deposição melhora ainda mais essa dureza, podendo atingir valores próximos a 35 GPa a uma temperatura de deposição de 450oC. A espessura do filme se mantém constante com a temperatura e nas condições de trabalho é obtida uma taxa de deposição de 0,7 µm/h. Dois tipos de VC com estrutura de cfc podem ser obtidos. Em baixas temperaturas, o C ocupa sítios tetraédricos e em altas temperaturas ocupa sítios octaédricos. O estudo topológico da superfície mostra que uma alta rugosidade está relacionada com uma baixa dureza. Em conclusão, a melhor dureza em filmes finos de VC se obtém quando possui uma estrutura cfc com C em posições octaédricas obtida a alta temperatura e com baixa rugosidade. Os ensaios de pino no disco mostram que a espessura limite para evitar este tipo de desgaste nas condições especificadas é de 2,8 µm (4 hr de deposição). Finalmente, o conteúdo de oxigênio na câmara modifica o mecanismo de formação do VC. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-22T19:36:34Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Eduardo Portolan.pdf: 2339078 bytes, checksum: 1f2bcc7672585a2e0b24db34f567b035 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-22T19:36:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Eduardo Portolan.pdf: 2339078 bytes, checksum: 1f2bcc7672585a2e0b24db34f567b035 (MD5) / The use of hard coatings has many applications in the metal-mechanic industry due to the improvement of surface properties such as high hardness and wear and corrosion resistance. One of the most important techniques for hard coating deposition is PVD for magnetron sputtering. The present work studies the fabrication and characterization of vanadium carbide (VC) thin films of high hardness for tooling applications. VC thin films were obtained by direct current reactive magnetron sputtering where CH4 was used as C source. The structural behavior of VC thin films were studied by X-ray diffraction (XRD), Rutherford backscattering spectrometry (RBS), Atomic force microscopy (AFM), Scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectroscopy. The mechanical properties were studied by nanohardness measurements, pin-on-disc tests and profilometry. The CH4 optimum proportion in the gas mixture in order to achieve a VC fcc-crystalline structure is 15 % with a hardness of approximately 25 GPa. The deposition temperature improves the hardness even more where values of 35 GPa can be obtained at 450oC. The film thickness remains constant at variable deposition temperature and the deposition rate is 0.7 µm/h. Two types of fcc-crystalline structures can be deposited. At lower temperatures, carbon atoms occupy tetrahedral interstitial sites and at higher temperatures, carbon atoms occupy octahedral interstitial sites. The topologic study shows that a high roughness diminishes the hardness. In conclusion, the best hardness in VC thin films is achieved when a fcc-crystalline structure is formed with carbon in octahedral sites at high deposition temperature and low roughness. The pin-on-disc tests show that limit thickness in order to avoid this type of wear mechanism at the setting conditions is 2.8 µm (4 hr deposition time). Finally, the oxygen content in the deposition chamber modifies the VC formation mechanism.

Neste trabalho, a modificação superficial do polipropileno (PP) por imersão em plasma de baixa energia foi investigada. Fazendo-se uso de uma tela ativa de aço inox revestida com carbono, a qual previne o desbaste sofrido pela mesma durante o tratamento e a contaminação da amostra com ferro, as propriedades físico-químicas superficiais do polipropileno puderam ser eficientemente moduladas pela incorporação e formação de grupos funcionais contendo nitrogênio e oxigênio induzidos pela ação do plasma. A concentração desses elementos dependeu da fonte utilizada para excitação do plasma. Novas ligações químicas como C-O, C-N e C=O/O=C-O/N-C=O além das ligações C-C da estrutura do PP foram identificadas na região próxima da superfície através de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e espectroscopia de reflexão total atenuada na região do infravermelho (ATR-IR). A inserção de tais estruturas polares foi confirmada por uma diminuição substancial do ângulo de contato da água sobre a superfície após o tratamento por plasma. As análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram que enquanto a utilização da fonte DC para excitação do plasma não ocasionou maiores mudanças na morfologia quando comparada com a amostra antes do tratamento, o uso da fonte pulsada para excitação do plasma conduziu consistentemente à formação de trincas na superfície. A substituição do material da gaiola catódica por grafite surpreendentemente levou a formação de um filme duplex composto por uma camada superior de carbono puro e uma camada inferior de nitreto de carbono estequiométrico (CNx). O mecanismo de deposição deste filme envolve o "sputtering" de átomos de carbono da estrutura de gaiola, os quais subseqüentemente se depositam na superfície e reagem com as espécies de nitrogênio presentes no plasma. Portanto, este é um método simples e original que permite a preparação de filmes de CNx em amostras sensíveis a ação da temperatura, como é o caso da maioria dos polímeros. As abordagens experimentais utilizadas neste trabalho mostraram um aumento significativo na dureza da superfície do polímero. Tal efeito sobre as propriedades mecânicas variou em função do método de excitação do plasma, do tempo de exposição e do material da gaiola catódica. Em particular, um efeito sinérgico foi observado para as amostras com a superfície modificada por plasma e recoberta com uma camada de nitreto de carbono. A metodologia desenvolvida neste estudo pode ser considerada uma ferramenta economicamente atrativa e ecologicamente viável para modificação da superfície de polímeros. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-23T18:37:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Alan P Kauling.pdf: 2823887 bytes, checksum: 5dfbbc7d7ccb010a34025932fa89a5bd (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-23T18:37:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Alan P Kauling.pdf: 2823887 bytes, checksum: 5dfbbc7d7ccb010a34025932fa89a5bd (MD5) / The use of low energy plasma immersion with active screen as a convenient approach for polypropylene (PP) surface modification is described in this work. Employing a stainless steel cathodic cage coated with carbon in order to prevent the sputtering of iron from the grid and its deposition onto the polymer sample, the physical chemical properties of PP surface could be effectively functionalized through the plasma-induced incorporation/formation of nitrogen- and oxygen-containing species. The areal densities of these elements depended on the plasma excitation source. Newly formed C-O, C-N, and C=O/O=C-O/N-C=O bonds along with C-C linkages from the PP backbone were identified at the near surface region of the specimens by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR-IR). The insertion of such polar reactive functionalities was further confirmed by a substantial decrease in the water contact angle upon plasma treatment. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed that while no major changes in the morphology occur upon DC plasma treatments as compared to untreated samples, the use of pulsed plasma consistently leads to the formation of cracks at the surface. The replacement of the cathodic cage material by graphite surprisingly led to the formation of duplex films composed of a top layer of pure carbon a bottom layer of stoichiometric carbon nitride (CNx). The deposition mechanism involves the sputtering of carbon atoms from the cage structure, which subsequently deposit on the surface and react with nitrogen species present in the plasma. Therefore, this is a very simple and original method that allows for the preparation of CNx films on temperature-sensitive samples, as is the case of most polymers. All the experimental approaches undertaken in this work were found to improve remarkably the hardness of the polymer surface to an extent that depended on the plasma excitation method, exposure time and cathodic cage material. In particular, a synergic effect was observed for specimens containing a plasma-modified surface covered by a carbon nitrided layer. The herein reported approach is an attractive tool for environmental friendly, cost-effective surface engineering of novel polymeric materials.