Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4110.pdf: 19505296 bytes, checksum: cfaa7cc2b1977b209995f3c991af54c9 (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / The equipments used to oil flow are submitted in an aggressive environment with the presence of hydrogen sulphide, carbon dioxide and sand, which contribute to corrosion and wear of the surface. To resist of these requests one alternative is the inner coating using materials with high properties of corrosion and wear. Amorphous coatings iron based have good prospects for this application. These alloys, beyond high properties, are low cost system and, therefore, they are viable economically. In this context, the aim of this work is the production and the characterization of coatings, using the amorphous alloy Fe60Cr8Nb8B24 (%at), with special focus on hardness and wear properties. Initially, preliminary studies were made for the evaluation of glass forming ability for selected composition and the influence of impurities on this behavior. The second step of this work was the production of coatings through two different routes. The first was thermal spraying process LVOF (low velocity oxygen fuel), with utilization of two distinct raw materials: (i) amorphous powders produced by atomization and (ii) amorphous powders made by high energy milling. In the other route, coatings were manufactured by spray forming process using prelayer of nickel alloys, whose aim was to allow the adhesion of particles on the substrate. All coatings produced were characterized using X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), wear and hardness tests and porosity and oxygen content measurements. The results shown the feasibility of production of amorphous coatings by the two routes analyzed, with interesting properties when compared to conventional materials. / Os equipamentos empregados no escoamento de petróleo são submetidos a condições de serviço bastante severas, destacando-se a presença de ácido sulfídrico, gás carbônico e areia, que contribuem para corrosão e desgaste da superfície. Para resistir a essas solicitações uma alternativa é o revestimento interno empregando materiais que apresentem propriedades elevadas de corrosão e desgaste, sendo os recobrimentos amorfos a base de ferro bastante promissores para essa aplicação. Essas ligas, além das propriedades elevadas, configuram-se como sistemas de baixo custo, que, portanto, são viáveis economicamente. Nesse contexto, essa dissertação de mestrado objetivou a produção e caracterização de recobrimentos de aços, empregando a liga amorfizável Fe60Cr8Nb8B24 (%at.) e enfatizando as propriedades de dureza e desgaste. Inicialmente, foram desenvolvidos estudos preliminares para avaliar a habilidade, da composição selecionada, em formar estrutura amorfa, mesmo quando elaborada a partir de elementos de pureza comerciais. A segunda etapa do projeto envolveu a efetiva produção de recobrimentos, através de duas diferentes rotas. A primeira delas empregou o processo de aspersão térmica pela técnica de LVOF (low velocity oxygen-fuel), sendo desenvolvidos processamentos com dois tipos de matérias-primas: (i) pós amorfos, produzidos por atomização e (ii) pós e depósitos produzidos pelo processo de conformação por spray e submetidos à etapa de moagem de alta energia. Já a outra rota envolveu, exclusivamente, o processo de conformação por spray, utilizando liga a base de níquel, como camada de ligação, para promover adequada adesão entre substrato e camada a ser depositada. Todos os recobrimentos produzidos foram caracterizados por difratometria de raios-X (DRX), calorimetria diferencial de varredura (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), sendo também realizados ensaios de desgaste e medidas de dureza, porosidade e teor de oxigênio. Os resultados obtidos indicaram a viabilidade de produção de recobrimentos amorfos pelas duas rotas analisadas e com propriedades bastante promissoras, quando comparados com materiais convencionais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 doc restrito.pdf: 34471 bytes, checksum: 381ff7feb8a5fafc8cbe8eef3b4892b9 (MD5) Previous issue date: 2011-03-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work it was studied the flow orientation of pure polystyrene and its diluted mixtures with polymethylmethacrylate as second phase during extrusion process by in-line monitoring of the polarized transmitted light intensity. The optical device is attached to the extruder exit by means of a slit-die possessing bores fitted with borosilicate transparent glass windows where light may go through to reach the flow. Upon pressurization, the windows internal structure changes which influences its optical response. The expected sine-square fitting relating transmitted light intensity and applied pressure on the windows is applied to the data. Doing that the software is able to deduct the glass windows strain birefringence from the polymer flow birefringence contribution. Stopping the feed allowed the in-line monitoring at a continuous decrease in shear rate replacing the time-consuming and waste of material of the steady-state. Amidst the samples evaluated, the higher viscosity polystyrene presented a high orientation level inducing an optical path difference above the half first order (OPD > 275nm). On shear rate decreasing the orientation of the flowing polymer reduces, displayed by the optical detector as a change in the transmitted light intensity, following a sinusoidal curve. Addition of a second phase to the PS matrix both lower the transmitted light intensity due to the turbidity created by the scattering particles presented in the medium and shifts the curves maxima to higher pressure values. The latter case is explained by the generation of methyl methacrylate monomer that diffuses into the PS matrix reducing its viscosity and so the chain orientation. Statements above revealed a vector called Azimuthal influence of the Concentration. / Estudou-se a orientação molecular de poliestireno e suas misturas com polimetilmetacrilato durante o processo de extrusão através do monitoramento em tempo real (in-line) da intensidade de luz polarizada transmitida. Para isso, utilizou-se um dispositivo desenvolvido em nosso grupo de pesquisa denominado Reo-polarímetro que é acoplado à saída da extrusora por intermédio de uma matriz tipo fenda com janelas transparentes de vidro borossilicato, permitindo que o feixe de luz analisado atravesse o fluxo polimérico. Como as janelas apresentam birrefringência de deformação sob aplicação da pressão externa, levantaram-se suas curvas de resposta óptica para posteriormente serem descontadas do sinal total. O ajuste aplicado segue o comportamento de curva seno quadrado, como esperado pelos pontos experimentais. A metodologia de fluxo polimérico de parada da alimentação foi usada em substituição ao estado estacionário, permitindo a realização dos experimentos com decréscimo contínuo da taxa de cisalhamento, em menor tempo e com economia de material. Das amostras analisadas o poliestireno com maior viscosidade apresentou um nível de orientação molecular que induziu uma diferença de caminho óptico acima da metade da primeira ordem (OPD > 275nm). A redução na taxa de cisalhamento conduz a uma redução na orientação do polímero de fluxo que é mostrado pelo detector como uma mudança na intensidade de luz transmitida, seguindo o comportamento de uma curva seno quadrado passando por máximos e mínimos. A adição de uma segunda fase de PMMA à matriz de PS tanto reduz a intensidade da luz transmitida devido à turbidez gerada pelo aumento no número de partículas espalhadoras de luz como também desloca o máximo das curvas para valores de pressões maiores, indicando uma redução na capacidade de orientação das cadeias de PS. Isso foi atribuído a liberação de monômero metil-metacrilato durante o processo de extrusão que difunde para o interior da matriz de PS reduzindo sua viscosidade. Estas observações revelaram o que foi chamado vetor Azimute da Influência da Concentração .

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4261.pdf: 15022510 bytes, checksum: c469200d41f5d3dac6524c1588d4c179 (MD5) Previous issue date: 2010-12-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / Searching for wear resistant materials, attention has been paid to Si3N4, SiC, Al2O3 and ZrO2 ceramics due to their better properties as compared to other materials. Although ceramic are brittleness, improvements on the processing and by the addition of second phases to the ceramic matrix have lessen this restriction because of microstructure refinement. Therefore, some mechanical proprieties have been optimized e probably the wear resistance also. Among the ceramic composites, greater attention has been given to the alumina nanocomposites due to the improvements on the toughness, hardness and mechanical resistance. Wear research has been made in the literature but, a direct comparison between the many published works regarding this wear improvement is impossible due to the fact that wear resistance is a response of the microstructure, material and testing condition. So the work herein presented aim was to do a systematic study in the alumina wear based on the critical parameters which have to be controlled on a pin-on-disc test concerning about the mild and severe wear regime. Since, it was possible to describe a procedure to evaluate the alumina wear behavior and resistance in terms of applied load, sliding speed and environment. By the use of the study methodology proposed, it was possible to construct a simplify wear transition diagram which allowed to define parameters combination were alumina can be use as a wear resistance material / Na busca por materiais resistente ao desgaste, atenção tem sido dada a cerâmicas como Si3N4, SiC, Al2O3 e ZrO2, por apresentarem melhores características quando comparadas com outros materiais. Apesar da fragilidade destas cerâmicas, pelo melhoramento no processamento e pela introdução de segundas fases nas matrizes cerâmicas, algumas propriedades mecânicas como a de resistência mecânica foram melhoradas pelo refino microestrutural e provavelmente, a resistência ao desgaste. Dentre os compósitos cerâmicos, grande atenção tem sido dada aos nanocompósitos de matriz de alumina pelos seus resultados excepcionais quanto à tenacidade, a resistência mecânica e a dureza. Alguns estudos de resistência ao desgaste destas cerâmicas densas têm sido feito, porém a comparação dos resultados obtidos é difícil, pois a resistência ao desgaste é uma resposta da microestrutura, do material e das condições dos testes. Visando compreender os parâmetros que afetam o valor de desgaste e melhorar a reprodutibilidade dos resultados de desgaste em cerâmicas densas, o objetivo proposto para a presente dissertação foi o estudo sistemático do desgaste da alumina frente às questões dos parâmetros críticos que devem ser controlados em um ensaio de desgaste do tipo pino no disco. Foram verificadas as condições de ensaio que influenciam a determinação dos parâmetros críticos, entre as condições de desgaste moderado e severo. Dessa, forma, foi possível descrever um procedimento para avaliar a resistência e o comportamento de desgaste de alumina quanto aos parâmetros de ensaios de velocidade de deslizamento, carga aplicada e umidade relativa do ar. Esta metodologia permitiu a construção de um diagrama de transição de desgaste simplificado que possibilitou a definição de limites de combinações destes parâmetros que permitem obter bom desempenho da alumina em situações que necessitem de resistência ao desgaste

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4295.pdf: 5784295 bytes, checksum: 6a6217469a8ebdc768240c487d0fc1aa (MD5) Previous issue date: 2012-05-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / This research approaches the study from patents of technologies for materials used in power train of motor vehicles, to provide additional information in order to support decision making in this universe, especially in the selection of materials and their processing. The powertrain is currently the most important subsystem in a car, being appointed as chief in the changes and technological developments that will happen in the context of the automotive industry. In this sense, the technologies of materials and their processing, and methods of selection of the latter assume a key role as a vector for change, providing alternatives that meet the new demands and challenges set by the consumer market and regulations, such as: Cost reduction; Weight Reduction (for fuel economy) Environment (fuel economy, reduced emissions, alternative fuels, recycling); Security; Comfort; Customization / variability, and product(s) design. To raise and analyze technical information on materials and its correlation with the market, and their trends, it was used the techniques of technological forecasting and competitive intelligence, and the analysis of patents as the primary tool, aided by the use of specific treatment information software, bibliometric analysis and content analysis. There was emphasis on materials involving low density, good mechanical properties, and good performance in relation to surface phenomena and wear, such as lubricants, aluminum, steel, ceramics, polymers, composites, nanotechnology, among others. Were investigated in more detail the technologies involving aluminum and magnesium, it was possible to identify an emphasis on processing techniques involving surface coating and casting. As for the biggest depositors of patents, the focus is for companies like General Electric, Nippondenso, and Japanese automakers like Toyota, Nissan, Honda and Mitsubishi. / A presente pesquisa aborda o estudo de tecnologias de materiais empregados em trem de força de veículos automotivos a partir de patentes, visando fornecer subsídio adicional à tomada de decisão neste universo, principalmente na seleção de materiais e seus processamentos. O trem de força é atualmente o subsistema mais importante em um automóvel, sendo apontado como principal responsável nas mudanças e evoluções tecnológicas que virão acontecer no contexto da indústria automotiva. Neste sentido, as tecnologias de materiais e seus processamentos, além de metodologias de seleção dos mesmos, assumem um papel fundamental como vetor de mudança, proporcionando alternativas que preencham as novas demandas e desafios estipulados pelo mercado consumidor e regulamentações, tais como: Redução de custos; Redução de peso (para economia de combustível); Meio- Ambiente (economia de combustível, redução de emissões, combustíveis alternativos, reciclagem); Segurança; Conforto; Customização / Variabilidade; e Arquitetura do(s) produto(s). Para levantar e analisar informações técnicas sobre os materiais e sua relação com este mercado, além de suas tendências, utilizou-se técnicas de prospecção tecnológica e inteligência competitiva, tendo a análise de patentes como principal ferramenta, auxiliada pelo uso de softwares específicos de tratamento de informação, análises bibliométricas e de conteúdo. Verificou-se destaque para materiais envolvendo baixa densidade, boas propriedades mecânicas, além de bom desempenho em relação a fenômenos de superfície e desgaste, como é o caso dos lubrificantes, alumínio, aços, materiais cerâmicos, poliméricos, compósitos, nanotecnologia, entre outros. Foram pesquisadas em maiores detalhes as tecnologias envolvendo alumínio e magnésio, onde foi possível identificar ênfase nos processamentos envolvendo técnicas de recobrimento superficial e fundição. Quanto aos maiores depositantes de patentes, o destaque fica para empresas como General Electric, Nippondenso, além de montadoras japonesas como Toyota, Nissan, Honda e Mitsubishi.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4474.pdf: 3600461 bytes, checksum: a575d302d2c8b3ebb8ef2562d8ddad52 (MD5) Previous issue date: 2012-07-25 / The increased need of reducing production costs of commodities raised the importance of reaching higher levels of process efficiency and also the consolidation of financial gains due to larger-scale production capacities. In this scenario, the control and reduction of energy consumption is considered one of the most critical issues due to its impact on the companies economical, environmental and social businesses sustainability. In the primary alumina industry, it is estimated that the calcination process still demands 30% in excess of energy to operate, although there have been major improvements in the current calciners when compared to the former versions disseminated in the 70 s. In parallel, although the production capacity increased significantly, diluting the overall production costs, they also raised the importance of maintaining their operational availabilities at the maximum level to attain the financial viability of the processes. Currently, daily losses are estimated to be close to 1 million dollars per each nonproductive day of a large-capacity calciner. Despite this critical aspect, it is not rare to find literature reports indicating refractory failure as one of the main causes of unexpected production halts, which highlights the need of high performance linings as a pre-requisite for longer campaigns and lower levels of energy consumption. This project evaluated one of these refractory failure detected in three new large-capacity calciners. The root-cause of the refractory s short life was identified and afterwards a novel more suitable material was selected increasing twofold the operational campaign time, which resulted in additional potential revenue of 60 million dollars per year. In order to complement the study, the overall reduction of energy consumption was quantified for different high performance insulating materials. This project was concluded with an economical viability study for the implementation of this novel insulating lining concept for those three calciners. / Com a crescente necessidade de diminuição do custo de produção das commodities, aumentou-se também a importância de manter os mais elevados níveis de eficiência dos processos e de se obter ganhos de escala em equipamentos. Neste cenário, o controle e a redução do consumo de energia dos processos produtivos alcançou lugar de destaque pelo seu impacto na sustentabilidade econômica, ambiental e social dos negócios das empresas. Na industria de produção primária de alumina ainda estima-se um excesso no consumo de energia de aproximadamente 30% para o processo de calcinação, ainda que os equipamentos atuais apresentem melhorias signifcativas quando comparados aos primeiros calcinadores de leito fluidizado disseminados na década de 70. Em paralelo, os aumentos de escala destes mesmos equipamentos diluiram os custos de produção por um lado, mas por outro tornaram a manutenção das suas disponiblidades operacionais um ítem crítico para obter os ganhos financeiros desejados. Para se ter idéia, atualmente estima-se um potencial de perdas da ordem de 1 milhão de dólares por dia não produtivo por unidade de calcinação. Apesar desta relevância, não são raros os relatos de literatura indicando falha dos materiais refratários como uma dos principais causas de paradas indesejadas, destacando a necessidade de utilizar revestimentos refratários de alto desempenho como meio fundamental para se obter campanhas mais longas e menores consumos de energia. Este trabalho estudou um destes casos de falha do revestimento refratário em três novos calcinadores de leito fluidizado, identificou o motivo da curta vida útil do refratário e posteriormente selecionou um novo, que duplicou o tempo das campanhas operacionais, gerando um potencial adicional de receita de 60 milhões de dólares por ano. Para complementar o trabalho, foram quantificados os potenciais de redução do consumo energético para diferentes materiais isolantes de alto desempenho. O estudo é finalizado com a análise de viabilidade econômica da implementação de uma nova concepção de isolamento térmico para estes calcinadores.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4485.pdf: 10452784 bytes, checksum: c97ffcf09e06376e8d784b7641e46a27 (MD5) Previous issue date: 2012-04-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / The main objectives of this dissertation were to study the short (tensile and impact) and long-term (fatigue) mechanical behavior of nanocomposites of poly(ether-ether-ketone), PEEK, with nanohydroxyapatite, nHA, for application as biocompatible materials. First of all, a preliminary study was conducted to determine the influence of the addition of nHA in the rheological, thermal and dynamic mechanical properties of PEEK, in order to choose an optimal formulation for large-scale preparation. The chosen composition with 10wt% of nHA was prepared by melt mixing in a co-rotating twin screw extruder. The resulting structure and dispersion were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and rheological properties. Subsequently, the materials (PEEK and PEEK/nHA nanocomposite) were injection molded at 3 different conditions by varying the flow rate. The resulting morphologies were evaluated by polarized light optical microscopy (PLOM) and the degree of crystallinity of the samples was evaluated by differential scanning calorimetry (DSC) and wide angle X-ray scattering (WAXS). The mechanical properties of tensile, impact and fatigue of PEEK and nanocomposite were measured and correlated with the results of dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and the resulting morphology. It was found that the variation of the injection conditions did not change the materials properties significantly; however, the obtained long and short-term mechanical properties of the nanocomposite were within the range of cortical bone properties and, therefore, the nanocomposite can mechanically be used for medium load bearing implant applications, due to their limited modulus. Finally, tests with adult stem cells to determine in vitro biological response of the biomaterial were performed, which indicated that these cells proliferated faster in PEEK/nHA, indicating that the biological response is most favorable to the nanocomposite than to pure PEEK. / Esta dissertação teve como principal objetivo estudar as propriedades mecânicas de curta (tração e impacto) e longa duração (fadiga) de um nanocompósito de poli(éter-éter-cetona), PEEK, com nanohidroxiapatita, nHA, para aplicação como material biocompatível. Primeiramente, foi realizado um estudo preliminar para determinar a influência da adição da nHA nas propriedades reológicas, térmicas e dinâmico-mecânicas do PEEK, com o objetivo de escolher uma formulação ideal para preparo em grande escala do nanocompósito. Em seguida, a composição escolhida com 10% em massa de nHA foi preparada via mistura no estado fundido em uma extrusora de rosca dupla co-rotacional. A estrutura resultante e a dispersão foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por propriedades reológicas. Posteriormente, os materiais (PEEK/nHA e PEEK puro) foram moldados por injeção em 3 condições diferentes, variando-se a vazão. As morfologias obtidas foram avaliadas por microscopia ótica de luz polarizada (MOLP) e o grau de cristalinidade das amostras foi avaliado por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e por difração de raios-X de alto ângulo (WAXS). As propriedades mecânicas de tração, impacto e fadiga do PEEK e do nanocompósito foram medidas e correlacionadas com os resultados de análise térmica dinâmicomecânica (DMTA) e com a morfologia resultante. Verificou-se que a variação nas condições de injeção não promoveram diferenças significativas nas propriedades dos materiais; no entanto, as propriedades mecânicas de curta e longa duração obtidas para o nanocompósito estavam dentro da faixa de propriedades do osso cortical sendo, portanto, o nanocompósito compatível mecanicamente para aplicações como implantes que não envolvam alto suporte de carga, devido à sua limitação de módulo elástico. Por fim, foram realizados testes com células-tronco adultas para determinar a resposta biológica in vitro do biomaterial produzido, os quais indicaram que a proliferação destas células ocorreu de forma mais rápida no PEEK/nHA, indicando que a resposta biológica é mais favorável ao nanocompósito do que ao PEEK puro.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4507.pdf: 8368845 bytes, checksum: c2fbca7be58a49b0033b38e3d5a4fc89 (MD5) Previous issue date: 2010-05-17 / Financiadora de Estudos e Projetos / Talc is a well known lamellar mineral filler much used for mechanical reinforcement of polypropylene (PP) composites. Mineral nanoclay is also a lamellar filler that is gaining much interest due to its reinforcement effect achieved at relatively much reduced filler content. So the main objectives of this work were to establish a comparative study on the mechanical fatigue properties of isotactic PP composites reinforced with both types of fillers: nanocomposites with 2 and 5 wt. % of organophilic nanoclay and microcomposites with 8 and 25 wt.% of ultrafine talc, where the influence of distinct filler particles size and different filler-matrix interfacial interactions were analyzed on the fatigue life and strength properties of these materials with potential engineering applications. All composites were subjected to short-term tensile and Izod impact tests, dynamic-mechanical thermal analysis and microstructural characterization via SEM and TEM, in order to correlate the analyzed characteristics to the fatigue behavior of the materials. The fatigue tests were carried out under stress controlled mode in tensile tension-tension, with a sinusoidal stress input at 1 Hz frequency and R = 0.1. Maleated PP contributed to the enhancement of short-term mechanical properties of talc-filled composites, whilst its influence was much reduced on the same properties of OMMT nanocomposites, due to the modest nanoclay exfoliation achieved in the non-polar PP polymer matrix. In general terms, talc-filled PP microcomposites showed better fatigue performance in comparison to the nanocomposites with O-MMT. However, their Wöhler fatigue S-N curves did not indicate fatigue endurance limits, within the fatigue span of up to 1 x 106 cycles. The main conclusion derived from this study, indicated that when both types of composites exhibited equivalent elastic modulus enhancement, the stronger filler-polymer interfacial interactions present in the talc-filled microcomposites prevailed over the reduced filler particles size of the nanocomposites of O-MMT, however with presence of nanoparticles agglomerates. / O talco é uma carga mineral lamelar conhecida e bastante usada em compósitos de polipropileno (PP), por elevar a eficiência de reforço mecânico do polímero. Por outro lado, o interesse pela nanoargila, também carga mineral lamelar, vem crescendo por esta aprimorar as propriedades do polímero, com uso do nanoreforço em teores muito mais reduzidos em comparação ao dos compósitos tradicionais. Com isso, buscou-se neste trabalho fazer uma análise comparativa do comportamento de fadiga sob ciclagem mecânica de dois tipos de compósitos de i-PP homopolímero: nanocompósitos com 2 e 5% de nanoargila organofílica (O-MMT) e microcompósitos com 8 e 25% de talco ultrafino. O objetivo foi analisar a influência do tamanho das partículas do reforço e do grau de interação interfacial matriz-reforço nas propriedades de resistência e durabilidade mecânica sob fadiga destes compósitos. Todos os compósitos empregaram o PP maleado (PP-g-MAH) como compatibilizante interfacial e foram processados numa extrusora dupla-rosca e moldados por injeção. Os ensaios de fadiga foram realizados em corpos de prova de tração no modo de tensão controlada, com uma onda senoidal na freqüência de 1 Hz e R = 0,1. Foram também realizados os ensaios estáticos de tração e resistência ao impacto, microscopia eletrônica (MEV e MET) e análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA). De forma geral, os microcompósitos de PP com 8 e 25% de talco apresentaram desempenho sob fadiga superior em relação aos nanocompósitos de O-MMT; entretanto, sem alcançar valores de tensão limite de enduro dentro do intervalo de duração dos ensaios de até 1 x 106 ciclos. A principal conclusão neste estudo demonstrou que na definição da resistência à fadiga dos dois tipos de compósitos de PP com módulo elástico equivalentes, as fortes interações polimero-reforço presentes nos microcompósitos de PP/talco, tal como identificadas por análise DMTA, prevaleceram sobre o tamanho reduzido das nanopartículas de O-MMT, porém com presença de aglomerados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4523.pdf: 3127884 bytes, checksum: 0b9ec904d385579d733c82c3ab88c11b (MD5) Previous issue date: 2012-08-17 / Universidade Federal de Minas Gerais / The great potential of magnesium alloys on reducing structural weight and therefore contributing with energy efficiency of transportation facilities has mainly attracted the automotive and aeronautic industries. The difficulty of joining such materials is one of the biggest challenges to overcome, expanding opportunities for solid state welding technologies. This work was carried out to study the feasibility of joining AZ31 magnesium alloy by friction spot welding (FSpW) process. The purpose was to evaluate the influence of the process parameters on microstructure and mechanical properties of the welded joints, as well as to comprehend the fracture behaviors of the welds under shear loading and to optimize the welding process. The joints were produced in overlap configuration through different combinations of parameters, which were established by statistical methods for design of experiments, and later submitted to mechanical and metallurgical characterization. For assessing the failure mechanisms, modeling and simulation of stress distribution around the weld during lap shear test were performed. The results confirmed the possibility of joining AZ31 alloy through FSpW, as well as the superiority when compared to friction stir spot welding (FSSW) process. Although the change on the tool profile had shown a significant effect over the process parameters and weld strength, the maximum load values demonstrated the robustness of the welding process. Microstructural regions exhibited an enhanced level of uniformity, with the exception of recrystallized zone. Mechanical behavior presented a strong dependence on metallurgical features arising from the flow of plasticized material, which were identified as bonding lines and hook, as well as the condition of material stirring. The flexural loading associated to the inaccurate alignment of the welded specimen emerged as an operational variable, also influencing the crack propagation path. / O enorme potencial das ligas de magnésio em reduzir o peso estrutural e, desse modo, contribuir com a eficiência energética dos meios de transporte tem atraído principalmente as indústrias automotivas e aeronáuticas. A dificuldade de união destes materiais é um dos maiores desafios a ser superado, ampliando as oportunidades para as tecnologias de soldagem no estado sólido. Neste trabalho foi realizado o estudo da viabilidade de união da liga de magnésio AZ31 pelo processo de soldagem por fricção por ponto (FSpW). O propósito foi avaliar a influência dos parâmetros de processo sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas das juntas soldadas, além de compreender os comportamentos de fratura das soldas submetidas a um esforço de cisalhamento e otimizar o processo de soldagem. As juntas foram produzidas em configuração de sobreposição por diferentes combinações de parâmetros, as quais foram estabelecidas por metodologias estatísticas de planejamento de experimentos, e posteriormente submetidas à caracterização mecânica e metalúrgica. Para a avaliação dos mecanismos de falha, foi realizada a modelagem e a simulação da distribuição de tensões ao redor da junta durante o ensaio de cisalhamento por tração. Os resultados comprovaram a possibilidade de união da liga AZ31 pelo processo FSpW, bem como a superioridade em relação à técnica de soldagem por fricção e mistura por ponto (FSSW). Embora a mudança no perfil da ferramenta tenha mostrado um efeito significativo sobre os parâmetros de processo e a resistência mecânica da solda, os valores máximos de carga evidenciaram a robustez do processo de soldagem. As zonas microestruturais mostraram um nível acentuado de uniformidade, com exceção da zona recristalizada. O comportamento mecânico apresentou uma forte dependência em relação aos perfis metalúrgicos decorrentes do fluxo de material plastificado, os quais foram identificados como linhas de união e cunha, bem como da condição de mistura do material. A carga de flexão associada ao alinhamento do corpo de prova surgiu como uma variável operacional nos ensaios de cisalhamento, também influenciando o caminho de propagação de trinca.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4534.pdf: 4208178 bytes, checksum: ab0a585e4dbed310b746cbb3c86a0dcb (MD5) Previous issue date: 2011-10-23 / The aim of this work was to study the production of metal coatings from amorphous alloy Fe-25Cr-7Ni-4,5B (wt.%), with special focus on mechanical and microstructure properties. Initially, preliminary studies were made through the production of ribbons and bulks of metallic alloys Fe-25Cr-7Ni-XB (X = 3.5, 4.5, 5.5 wt.%) for the evaluation of amorphous phase formation. The alloy showed the best results was used in the production of the following samples by spray forming process: deposits used to assess the main process parameters involved; coatings manufactured using pre-layer of nickel alloys, whose aim was to allow the adhesion of particles on the substrate; and powders, that were sieved and separated into specific grain sizes. These powders, together with the same alloy powders produced by grinding through the process of highenergy milling, were sent to the Ogramac company for the manufacture of coatings via thermal spraying process HVOF (high velocity oxygen fuel). The characterization of all samples was performed using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and differential scanning calorimetry (DSC). The mechanical properties were evaluated by hardness and wear tests. Although the preliminary results of the samples have shown good prospects regarding the formation of amorphous phases, these phases were not identified in deposits, coatings and powders with particle size less than 45 μm produced by spray forming. However, these coatings exhibited efficient adhesion to the substrate, which is a highly advantageous in the production equipment DEMAUFSCar. The coatings produced by thermal spraying processes have shown interesting results concerning the microstructure obtained in addition to higher values of hardness and wear properties when compared to conventional materials. / O objetivo deste trabalho foi estudar a produção de recobrimentos metálicos amorfos a partir de ligas Fe-25Cr-7Ni-4,5B (% em peso), com especial enfoque nas propriedades de dureza/desgaste e microestruturais. Inicialmente, estudos preliminares foram feitos através da produção de fitas metálicas e bulks de ligas do sistema Fe-25Cr-7Ni-XB (X = 3,5, 4,5 e 5,5% peso) para a avaliação da capacidade de formação de fases amorfas destas composições. A liga cujos resultados se mostraram mais satisfatórios foi utilizada na produção das seguintes amostras através do processo de conformação por spray: depósitos utilizados na avaliação dos principais parâmetros de processo envolvidos; recobrimentos fabricados através da utilização de pré-camadas de ligas de níquel, cujo intuito foi permitir a adesão das partículas de pó sobre o substrato; e pós, sendo posteriormente peneirados e separados em granulometrias específicas. Estes pós, juntamente com os pós produzidos pela mesma liga através do processo de moagem de alta energia, foram enviados à empresa Ogramac para a fabricação de recobrimentos via processo de aspersão térmica HVOF (high velocity oxy-fuel). A caracterização de todas as amostras foi feita através de difratometria de raios X (DRX), microscopia eletronica de varredura (MEV) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). No caso dos recobrimentos, foram feitos testes de dureza e resistência ao desgaste. Embora os resultados das amostras preliminares tenham demonstrado boas perspectivas no tocante à formação de fases amorfas, estas fases não foram identificadas nos depósitos, recobrimentos e pós com granulometria inferior a 45 μm produzidos em conformação por spray. No entanto, estes recobrimentos exibiram eficiente aderência ao substrato, sendo este um ponto altamente vantajoso em sua produção no equipamento DEMa-UFSCar. Os recobrimentos processados por aspersão térmica demonstraram interessantes resultados quanto à microestrutura obtida, além de valores superiores de dureza quando comparados a materiais convencionais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4536.pdf: 4674986 bytes, checksum: d397f49cbb44b8bd987d08c68c7a7870 (MD5) Previous issue date: 2012-08-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The present work describes the design, construction and testing of an equal channel angular pressing (ECAP) die characterized by rectangular cross section channels. The main parameter of the ECAP dies is the geometry of the channels, given by the angle trough which they meet, and the curvature radii at this point. The material employed in the experiments was an Al AA1050, 7 mm thick plate. The main motivation of the project is to produce the tooling necessary for the production of samples to be employed in future studies, directed to the crystallographic texture change of the above named material so as to improve its deep drawing behavior. Indeed, there are indications that both asymmetrical rolling and ECAP processing can minimize unfavorable textures. This present investigation is composed by two sequential and complementary subprojects: (i) Numerical analysis by finite elements (FEM) of the simultaneous and independent variation of the external (R) and internal (r) curvature radii at the channels intersection, plus experimental validation, a procedure that seeks to minimize the deformation heterogeneity of the billet. Using a Pb-62% alloy twelve R-r combinations were tested and simulated, keeping constant the angle at the channels intersection. Also, the phenomenon known as "corner gap" (a detachment of the billet from the outer channel wall) was analyzed and its influence on the billet equivalent deformation determined. (ii) From the results obtained on subproject (i), and additional considerations, an ECAP die for flat billet processing was designed and constructed HAVING R =3 AND r = 0. Using FEM simulation the equivalent strain distribution was mapped for plates subjected to one and four passes. Experimental validation of such maps was carried out employing Vickers microhardness measurements of the viii plate cross section. The evolution of the tensile properties and grain size confirmed the good performance of the ECAP die design. / O presente trabalho descreve o projeto, construção e testes de uma matriz de Extrusão em Canal Angular (ECA) dedicada ao processamento de amostras em forma de chapa. O parâmetro construtivo fundamental de uma matriz deste tipo é a geometria dos canais, especialmente o ângulo de encontro dos mesmos e os raios de curvatura nesse ponto. O material de trabalho empregado é o Al comercial AA1050. A motivação deste projeto é prover o ferramental necessário para produção de amostras que serão utilizadas em estudos futuros dirigidos à alteração da textura do material acima nomeado, visando melhorar sua conformabilidade. De fato, há indicações que a laminação assimétrica e o processo ECA podem alterar texturas desfavoráveis. A presente investigação é composta por dois subprojetos sequenciais e complementares: (i) Análise numérica por elementos finitos (EF) da variação simultânea e independente dos raios de curvatura externo (R) e interno (r) no ponto de encontro dos canais, e validação experimental. Objetiva-se com isso maximizar a homogeneidade de deformação equivalente do material. Utilizando a liga Pb- 62%Sn como material de trabalho foram simuladas e testadas doze combinações R - r, mantendo constante em 120o o ângulo de encontro dos canais. Foi também examinado em detalhe o fenômeno do corner gap (descolamento do tarugo da parede externa do canal), e determinada sua influência na distribuição da deformação equivalente. (ii) Em base aos resultados obtidos no subprojeto (i), e outras considerações foi realizada uma matriz ECA para processamento de placas de AA1050 com R = 3 e r = 0. Por EF foi determinada a distribuição de deformação efetiva após um e quatro passes ECA cuja comprovação experimental foi realizada via mapeamento da microdureza Vickers no plano transversal da chapa. A simulação numérica foi satisfatoriamente validada e o bom funcionamento desse projeto de matriz foi comprovado na prática pela evolução da resistência mecânica e tamanho de grão.