Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5325.pdf: 3683699 bytes, checksum: 93e192da88e53194c931c77433e3db00 (MD5) Previous issue date: 2013-04-09 / Financiadora de Estudos e Projetos / Stainless steels are an important class of engineering materials with attractive properties such as high mechanical and corrosion resistance and thereby widely used in a variety of industries and environments due to its outstanding properties such as mechanical and corrosion resistance. These materials, which are usually considered difficult to weld by conventional fusion welding processes, have demonstrated outstanding performance when joined by Friction Stir Welding (FSW), a solid-state joining process. FSW input energy regulates the magnitude of the thermal cycle and the intensity of deformation during the process, and it can be controlled by the welding parameters, which affects the grain features and consequently the mechanical properties of the joints. The aim of this work is to evaluate the feasibility of producing friction stir welds of a 304 austenitic stainless steel and correlate this process to the microstructures and mechanical properties in these joints. The samples were produced using a polycrystalline cubic boron nitrides (PCBN) tool and four different rotational speeds. Microstructural investigation showed that all joints presented, besides the base material (BM), the three typical FSW zones: stir zone (SZ), termomecanically affected zone (TMAZ) and heat affected zone (HAZ). The ZTA exhibited a microstructure similar to MB, while ZTMA and ZM were characterized by dynamic recovery and recrystallization, respectively. In the advancing side of ZM was observed the formation of sigma phase, a brittle and undesirable phase. The welding parameters variation affected mainly the deformation experienced by the material, the average grain size and length of the weld zones. The mechanical tests were consistency with the observed microstructures, being the mechanical properties of joints higher than BM, which is very attractive from the technological point of view. / Os aços inoxidáveis são uma importante classe de materiais de engenharia que possuem propriedades atrativas, como a alta resistência mecânica e a corrosão, sendo extensamente aplicados em muitas indústrias e em diversos ambientes. Esses materiais, frequentemente considerados difíceis de serem soldados pelos métodos de soldagem por fusão convencionais, têm demonstrado um excelente desempenho quando unidos pela técnica de soldagem por fricção e mistura (FSW Friction Stir Welding), um processo de soldagem no estado sólido. Na FSW, a energia do processo determina a magnitude do ciclo térmico e a intensidade da deformação que ocorre no material durante o processo energia essa controlada pelos parâmetros de soldagem afetando características do grão e consequentemente as propriedades mecânicas das juntas. O presente estudo tem por objetivo avaliar a viabilidade de união de placas de aço inoxidável austenítico AISI 304 e relacionar processo, microestruturas e propriedades mecânicas nestas soldas. As amostras foram produzidas utilizando-se uma ferramenta de nitreto de boro cúbico (PCBN) e quatro diferentes velocidades de rotação da ferramenta. A observação microestrutural mostrou que as soldas produzidas apresentam além do metal de base (MB), três zonas típicas do processo FSW: zona de mistura (ZM), zona termomecanicamente afetada (ZTMA) e zona termicamente afetada (ZTA). A ZTA apresentou uma microestrutura similar ao MB, enquanto que ZTMA e a ZM foram caracterizadas por recuperação e recristalização dinâmica, respectivamente. No lado de avanço da ZM houve a formação de fase-, frágil e indesejada. A variação dos parâmetros de processo afetou principalmente o tamanho médio de grãos, a deformação sofrida pelo material e a extensão das zonas de soldagem. Os resultados dos ensaios mecânicos demonstraram coerência com as microestruturas observadas, de forma que as propriedades mecânicas das juntas soldadas foram superiores ao MB, sendo dessa forma atraentes do ponto de vista tecnológico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5438.pdf: 3446587 bytes, checksum: 582ddb721808f61e9c39774b9ef47b1a (MD5) Previous issue date: 2013-08-02 / Steel ladles are special vessels used for liquid steel transportation from the primary refining stage up to its solidification one at the casting shop. The MgO-C bricks have been used for lining this equipment due to its high chemical resistance to steel slags and thermal shock. However, new procedures during refining stages have increased the attack of the refractory lining, especially in the slag line, where the corrosion and wearing processes are intense. This fact has significant implications in reducing the ladle availability, leading to the need of intermediary repairs, besides increasing production costs and affecting the operational safety. In this context, the present study aims to evaluate the wear mechanisms of the steel ladle slag line by identifying the effects of some variables during the refractory production, placing and operation. In order to achieve that, the computational thermodynamics was widely used to understand the reactions and transformations that occur in complex systems, such as the interaction between refractory and slag. The software helped in evaluating the effect of raw materials, antioxidants additives and alternative materials (such as spinel) of new MgO-C ceramic compositions performance. The laboratory tests indicated the oxidation and corrosion as the main wearing mechanisms in MgOC refractory. In the first case, it was detected the importance to develop solutions for carbon protection, such as, applying a lining antioxidant coating for the first ladle heating. In addition, the slag conditioning efficiency to reduce the bricks corrosion rate was attested, due to the chemical potential decrease for dissolving the refractory constituents. Thus, this project has improved the knowledge of MgO-C behavior at high temperatures and also helped in the development of alternative solutions (focused in operational standards and formulations) to maximize the refractory performance. / Panelas de aço são recipientes especiais que transportam o aço líquido desde o final do refino primário até a sua solidificação no lingotamento. Os tijolos de MgO-C têm-se destacado no revestimento destes equipamentos devido a elevada resistência química às escórias siderúrgicas e ao choque térmico. Porém, as etapas de refino têm se tornado cada vez mais agressivas aos materiais cerâmicos, principalmente na linha de escória, onde os processos de corrosão e desgaste são intensos. Este fato tem implicações significativas na redução da disponibilidade de panelas na produção e na necessidade de reparos intermediários no revestimento, além de aumentar os custos produtivos e afetar a segurança operacional. Neste contexto, o presente estudo visou avaliar os mecanismos de desgaste na linha de escória das panelas de aço, identificando os efeitos das variáveis durante a fabricação, instalação e operação dos refratários. Para tanto, a termodinâmica computacional foi amplamente utilizada para entendimento das reações e transformações que ocorrem em sistemas complexos, como no caso da interação entre refratário e escória. Esta ferramenta auxiliou na avaliação do efeito das matérias-primas, aditivos antioxidantes e materiais substitutos (como espinélio) no desempenho de novas composições cerâmicas do sistema MgOC. Os ensaios laboratoriais indicaram a oxidação e a corrosão como os principais mecanismos de desgaste dos refratários MgO-C. No primeiro caso, verificou-se a importância de soluções na proteção ao carbono do revestimento, como por exemplo, a aplicação de tinta antioxidante no primeiro aquecimento. Adicionalmente, confirmou-se a eficiência do condicionamento de escórias na redução das taxas de corrosão dos tijolos, devido a redução do potencial químico de dissolução dos constituintes dos refratários. Assim, este projeto auxiliou a compreender o comportamento do sistema MgO-C em altas temperaturas e a propor soluções que maximizem a resistência físico-química deste refratário.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5455.pdf: 1145922 bytes, checksum: d61c1276ca4df6171ac9c9ac6ca8da19 (MD5) Previous issue date: 2013-08-01 / This study was carried out in order to gain a qualitative understanding of one of the fundamental processes of pyrometallurgical recovery of Pbfrom the inorganic scraps of lead-acid batteries by the reduction of PbSO4to lead and connected reactions. Within a program of experiments concerning solid-solid reactions and, at high temperatures, solid-liquid or, at times, reactions involving gases, the work described here was an initial qualitative attempt to reveal the possible reaction mechanisms of the reduction of PbSO4 to Pb and the related reactions that can occur taking into account the composition of the lead-acid battery inorganic scraps (Pb and its possible alloys, PbO2, PbO e PbSO4). Since the pyrometallurgical processes includes the addition of C, Fe in filings and, in some cases, powered Na2CO3, the study was centered on the various possible reactions between these components and those of the scraps, with an emphasis on the PbSO4component. For this purpose, the various pure products then binary, ternary and quaternary mixtures were successively studied, to obtain information by comparing the results. The techniques used were thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (DTA) in the range 200o C to 1200 o C (this last temperature is the highest attained in industrial pyrometallurgicall process). The results showed several undescribed phenomena. The PbO can evaporate at higher temperatures. The presence of C facilitates the lowering of the PbSO4 thermal decomposition temperature. It also diminishes considerably the rate of PbO evaporating by favoring decomposition of PbO to Pb as has been previously suggested in the literature, but until now without experimental confirmation. Finally, the results do not permit a definite conclusion about the roles of Fe or Na2CO3. This is may be because in this study it was not to perform sufficient analytical identification measurements. Nevertheless, from the results, it is clear that the Fe is oxidized to an oxide iron at low temperatures (near 400o C) and it is this oxide which participates in the reactions at higher temperatures. On the other hand, the Na2CO3 is melted and immediately decomposed at about 800- 850o C. Thus, it will be in this conclusion when it takes put in the process. / O presente trabalho descreve estudos feitos com o objetivo de entender qualitativamente um dos processos fundamentais de recuperação pirometalúrgica da sucata inorgânica de baterias chumbo-ácido relacionados com a redução do PbSO4e suas reações. Dentro de um programa de pesquisas tanto das reações entre sólidos, como entre sólidos e líquidos, a altas temperaturas, onde também podem participar gases do meio reacional, na presente dissertação se busca estudar, em uma primeira aproximação, qualitativamente, os possíveis mecanismos reacionais do processo de transformação do PbSO4 em Pb e as reações relacionadas que podem ocorrer tendo-se em conta a composição da parte inorgânica da sucata de bateria chumbo-ácido (Pb e suas possíveis ligas, PbO PbO2, PbO e PbSO4). Tendo-se em conta que o processo pirometalúrgicoinclue a adição de C, Fe em limalhas e, em alguns casos, Na2CO3 em pó, as reações foram centradas nas diferentes possibilidades de reações entre esses componentes e aqueles presentes na sucata centrando-se no PbSO4. Para a realização desta metodologia sobre o que ocorre entre estes reagentes e o PbSO4 no intervalo entre 200°C até 1200°C, os vários produtos puros e em misturas particuladas binárias, ternárias e quaternárias foram estudados sucessivamente para a obtenção de informações por comparação. Como técnicas simples de análise qualitativa utilizou-se, neste estágio do projeto de pesquisa, e também como únicas técnicas na dissertação aqui apresentada, a termogravimetria (TG) e a análise térmica diferencial a altas temperaturas (DTA). Um dos resultados mais importantes revelou que o C é o aditivo reacional que possui mais influência sobre os processos ocorridos com o PbSO4 em altas temperaturas atuando sistematicamente na diminuição da temperaturas de decomposição deste sulfato. Além disso, os resultados não permitiram chegar a uma conclusão definitiva sobre os papéis do Fe e Na2CO3 no processo porém, ficou claro que o Fe se oxida em temperaturas baixas (aproximadamente 400º C) e o óxido formado participa das reações em altas temperaturas e que o Na2CO3 fundido se decompõe entre 800 850º C.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 501.pdf: 4335006 bytes, checksum: 920715cec8605b48dc6c1b15bfa51f94 (MD5) Previous issue date: 2005-03-07 / Universidade Federal de Minas Gerais / The necessity to use materials presenting low density, high tensile strength and easy processing ability have led to the development of news materials and news processing techniques. More recently we can find in the literature, successful reports concerning the developing of bulk nanocrystalline composite alloys presenting a microstructure composed of Al + Quasicrystal + Al23Ti9 phases, obtained by extrusion of atomized powder. The goal of our work was to evaluate the perspective in obtaining bulk quasicrystalline composite, in centimeters scale, by spray deposition process. The Al93Fe3Cr2Ti2 alloy was processed by spray forming using nitrogen as atomizer gas onto a cooper substrate. To understand the influence of the cooling rate on the microstructure, the alloy was cast into an edge shaped cooper mould and the cooling rate has been estimated by using MAGMASOFT software. The samples were then characterized by the use of scanning (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), Vickers microhardness measurements and also compressive tests at room temperature. The desired microstructure composed of quasicrystalline particles embedded in Al matrix has been formed only under the higher cooling rate: i) in 90µm thick region of the edge mould sample, where a cooling rate of 105 K/s has been estimated; ii) in the thinner (10mm) region of the spray formed deposit corresponding the peripherical area of the atomization cone. The results indicate that the spray forming is a promising process to produce bulk quasicrystalline composite alloys. However, to fully explore this potential the gas-metal ratio must be higher than that used in the present work, to maintain all the deposit at the same condition as observed at the peripherical region of the atomization cone. / A necessidade de materiais com baixa densidade, alta resistência mecânica e facilidade de processamento têm levado ao desenvolvimento de novos materiais e novas técnicas de processamento. Recente literatura reporta o sucesso na fabricação de materiais de grande volume do tipo compósito Al + Quasicristal + Al23Ti9 através de extrusão de pós atomizados contendo fases quasicristalinas icosaedral, onde a fase quasicristalina comporta-se como reforço numa matriz de alumínio. O objetivo da dissertação foi avaliar a perspectiva de produção de amostras de grande volume, com dimensões de centímetros, de compósitos constituídos de matriz de alumínio envolvendo fases quasicristalinas Al-Fe-Cr-Ti e fases intermetálicas através do método de conformação por spray. A liga Al93Fe3Cr2Ti2 (% at.) foi conformada por spray usando nitrogênio como gás de atomização e um substrato de cobre. Para fins de entendimento da variação microestrutural da liga com variação da taxa de resfriamento, a liga foi fundida em coquilha na forma de cunha e as taxas de resfriamento estimadas pela simulação MAGMASOFT®. As amostras foram caracterizadas usando-se microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), difratometria de raios-X (DRX), calorimetria diferencial de varredura (DSC), medidas de microdureza Vickers e teste de compressão à temperatura ambiente. A microestrutura desejada de partículas quasicristalinas embebidas em matriz de Al-α exige uma alta taxa de resfriamento, tendo sido formada: i) na região da cunha com espessura de 90µm onde a taxa de resfriamento estimado foi de 105K/s; ii) na região fina (10 mm) periférica do depósito correspondente à região periférica do cone de atomização onde a deposição processou com alta fração volumétrica de partículas já totalmente solidificadas. O processo de conformação por spray é um promissor candidato para a obtenção de amostras de grande volume com fases quasicristalinas em matriz de Al-α. No entanto, para utilizar este potencial é necessária uma razão gás-metal superior à utilizada.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5501.pdf: 4140433 bytes, checksum: 89923194e3bb03769e0e690aa53768f1 (MD5) Previous issue date: 2013-08-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / Charcoal is an important renewable source of energy and feedstock for several applications. Its consumption, production and utilization are known by human kind for many years and have been increasing over time. The constant increasing of global demand for the establishment of sustainable development puts charcoal in a prominent position, which makes it important to monitor technological advances in the area as an input to the planning and decision making. In the present study, the mapping of the technological advances into charcoal was carried out by the development of indicators based on the patents documents analysis. The patenting evolution was concentrated in the period from 2001 to 2010 with major involvement of Japan, South Korea, China, USA and Germany. The main technological domains related to charcoal were Chemistry Materials and Industrial Procedures with emphasis shown by the subdomains Basic Chemistry, Family Consumption, Technical Procedures and Materials Metallurgy. The main assignees of the documents are companies from North America, Europe and, especially from Asia. The Brazilian technological development into charcoal was substantially inferior when compared to the major assignees countries, even though Brazil is the main charcoal producer and consumer. In the case of the subdomain Materials Metallurgy, Japan, South Korea and China are the most prominent countries and most of the documents are concentrated in 10 subject areas. For this subdomain, the main assignees are Japanese and South Korean companies. The results showed that a significant amount of the patents documents on charcoal are related to apparatus, device, equipment and machine, and for this categorization there is also the Japanese, South Korean and Chinese prominence as well as the concentration of the documents in 10 subject areas. Among the patents related to equipment and so on, only a very few amount are triadic, in other words, were filed in US, EPO and Japan. These triadic patents are related to carbonization systems, methods and equipment for charcoal and activated charcoal production and waste and garbage treatment. / O carvão vegetal é uma importante fonte renovável de energia e de matéria-prima para diversas aplicações. Seu consumo, produção e utilização são conhecidos pela humanidade há milhares de anos e vêm evoluindo ao longo do tempo. O constante aumento da demanda mundial para o estabelecimento do desenvolvimento sustentável coloca o carvão vegetal numa posição de destaque, o que torna relevante o monitoramento tecnológico na área como subsídio ao planejamento e tomada de decisão. Na presente pesquisa, foi realizado o mapeamento dos avanços tecnológicos relacionados ao carvão vegetal por meio do desenvolvimento de indicadores baseados na análise de documentos de patentes. A evolução do patenteamento em carvão vegetal mostrou-se concentrada no período de 2001 a 2010, com envolvimento principalmente do Japão, Coréia do Sul, China, EUA e Alemanha. Os principais domínios de desenvolvimento tecnológico em carvão vegetal foram Química Materiais e Procedimentos Industriais, com ênfase nos subdomínios Química de Base, Consumo das Famílias, Procedimentos Técnicos e Materiais Metalurgia. Os principais titulares de documentos de patentes em carvão vegetal são empresas de origem americana, europeia e, especialmente de origem asiática. No Brasil, o desenvolvimento tecnológico em carvão vegetal se mostrou bem inferior ao dos principais centros, embora o país seja o principal produtor e consumidor mundial deste material. No caso do subdomínio Materiais Metalurgia, Japão, Coréia do Sul e China são os países mais proeminentes e a maioria dos documentos de patentes em carvão vegetal estão concentrados em 10 assuntos tecnológicos. Para esse subdomínio, os principais titulares são empresas japonesas e sul coreanas. Os resultados mostraram que uma parcela significativa dos documentos de patentes em carvão vegetal está relacionada a aparatos, dispositivos, equipamentos e máquinas, e que para essa categorização também há proeminência do Japão, Coréia do Sul e China, bem como a concentração dos documentos em 10 assuntos tecnológicos. Dentre as patentes associadas à categorização, apenas uma parcela muito pequena é de caráter trilateral, ou seja, foi depositada nos EUA, EPO e Japão. Esses documentos são referentes a sistemas, métodos e equipamentos de carbonização para produção de carvão vegetal, carvão ativado e tratamento de resíduos ou lixo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5513.pdf: 6669957 bytes, checksum: 9c1ffbe8118424982113968037eabd18 (MD5) Previous issue date: 2013-03-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / The modern society has an elevated and increasingly pattern of consumption, demanding a high industrial productivity and generating enormous residue volumes, resulting in a conduct that is becoming each time more unsustainable. The bauxite residue (BR), also known as red mud, is the residue of biggest generation by the aluminum industry, being stocked in large impermeable deposits, being this way the passive of the highest management cost for this industrial sector. Only in Brazil the minimum estimative of BR generation is of 10.7 million tons/year. Nevertheless, the BR, although alkaline, is composed by fine particles rich in iron, aluminum and silicon oxides, consisting therefore in a raw material of possible interests for many applications in traditional ceramics, mainly in civil construction. In this alternative, the use of BR, as a raw material, in the development of new sulfobelite cements for civil construction shows itself very attractive. These cements are characterized by the calcium sulfoaluminate phase (C4A3S), higher contents of belite (β-C2S) and calcium ferrialuminate (C4AF), as well as the absence of alite (C3S). Due to this composition these cements have been showing economic-environmental, and possibly even technical, advantages over Portland cement. From their benefits, highlights a reduction of 30% to 62% on equivalent CO2 emissions, as for less limestone used, as well as, lower burning temperature, bringing also energy reduction in the process. The sulfobelite clinker was synthesized using the raw materials: limestone, commercial gypsum, BR and São Simão clay. Using expressive BR content, up to 11.2wt%; understanding the influence of Al2O3/Fe2O3 (A/F) ratio; and gypsum additions; for the synthesis of sulfobelite cements it was possible to develop satisfactory formulations. These sulfobelite cement formulations presented apparent porosity and mechanical strength equivalent to commercial Portland cement (CPII-Z32 and CPV-ARI), else than the formation of hydration products similar to a commercial calcium sulfoaluminato cement. / A sociedade moderna tem um elevado e crescente padrão de consumo, demandando alta produtividade industrial e gerando enormes volumes de resíduos, resultando em uma conduta que vêm se tornando cada vez mais insustentável. O resíduo de bauxita (RB), também conhecido por lama vermelha, é o resíduo da indústria do alumínio de maior geração que é estocado em grandes depósitos impermeáveis, tornando-se assim o passivo de gerenciamento mais caro para essa indústria. Somente no Brasil a estimativa mínima de geração do RB é de 10,7 milhões de toneladas/ano. Contudo, o RB, apesar de ser alcalino, é composto de finas partículas ricas em óxidos de ferro, alumínio e silício, constituindo assim uma matéria-prima possivelmente interessante para diversas aplicações em produtos cerâmicos tradicionais, sobretudo na construção civil. Dentro desta alternativa, o uso de RB, como matéria-prima, no desenvolvimento de novos cimentos sulfobelíticos para a construção civil se mostra bastante atrativo. Estes cimentos se caracterizam pela fase de sulfoaluminato de cálcio (C4A3S), maiores teores de belita (β-C2S) e ferroaluminato de cálcio (C4AF), assim como a ausência de alita (C3S). Decorrente desta composição estes cimentos têm apresentado vantagens econômico-ambientais e possivelmente até técnicas, quando comparados ao cimento Portland. Dentre estes benefícios, destaca-se a redução de 30% a 62% na emissão de CO2-equivalente, tanto pelo menor uso de calcário como pela menor temperatura de queima, trazendo também economia energética ao processo. O clínquer sulfobelítico foi sintetizado empregando as matérias-primas: calcário calcítico, gesso comercial, RB e argila São Simão. Utilizando teores expressivos de RB, de até 11,2%-p; compreendendo a influência da relação Al2O3/Fe2O3 (A/F); e adições de gesso; para a síntese do cimento sulfobelítico, foi possível desenvolver formulações satisfatórias. Estas formulações de cimento sulfobelítico apresentaram, porosidade aparente e resistência mecânica equivalentes a cimentos Portland comerciais (CPII-Z32 e CPV-ARI), além da formação de produtos de hidratação semelhante ao um cimento de sulfoaluminato de cálcio comercial.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5520.pdf: 15957813 bytes, checksum: 79aec06af1bae5d8465f546113e03184 (MD5) Previous issue date: 2013-07-29 / Sn-Pb traditional solder alloys were overly utilize in electronic devices industry, since their properties and features use were adequate and well known. In the last years many restrictions and directives were and have been designed with a view to minimize or eliminate the use of this metal in the electronic industry. Thereby, several lead-free solder alloys emerged. Among these alloys, eutectic Sn-0.7wt%Cu (TE=227°C) appears as potential candidate to replace eutectic Sn-37wt%Pb alloys, because present low cost when compared with the other lead-free solder alloys. Fatigue resistance and fluidity are quite similar compared with those obtained for the traditional Sn-Pb alloys. Small alloying additions of Ni in Sn-Cu eutectics between levels 20-1000ppm Ni can improve welding properties such as good fluidity, reliability, fine degree of wetting, ensuring suitable mechanical resistance of solder joint. Thus, the main goals of present study are investigate the influence of the Ni microadditions on solidification thermal parameters (transient interfacial heat transfer coefficient - hi), eutectic growth rate v and cooling rate - Ṫ), microstructure features (dendritic and cellular spacings, λ1 and λC) and tensile properties in directionally solidified Sn-0.7wt%Cu, Sn-0.7wt%Cu-0.05wt%Ni e Sn-0.7wt%Cu-0.1wt%Ni alloys under unsteady-state conditions against AISI steel carbon 1020 water-cooled bottom part. Measurements of hi coefficient showed that Ni microadditions (500 and 1000ppm of Ni) in the eutectic Sn-0.7wt%Cu affected significantly the fluidity levels. The microstructures obtained for the Sn-0,7wt%Cu-(xNi) alloys presented eutectic colonies/cells along the casting length, with dendritic regions only on first positions close to the bottom. Small Ni additions promoted increase on ultimate tensile strength (σu) and elongation (δ), with the Sn-0.7wt%Cu-0.05wt%Ni alloy corresponding to the better combination of σu and δ, 36.6MPa and 12.1%, respectively. / As tradicionais ligas de soldagem Sn-Pb foram excessivamente utilizadas na indústria de dispositivos eletrônicos, uma vez que suas características de uso e propriedades eram adequadas e bem conhecidas. Contudo, devido aos problemas acarretados pela toxidade do Pb, várias restrições/diretrizes foram e estão sendo criadas a fim de minimizar ou eliminar o uso desse metal na indústria eletrônica. Com isso, diversas ligas de soldagem livres de Pb surgiram e dentre tais ligas, a liga eutética Sn-0,7%Cu (TE=227°C) surge com uma alternativa promissora para a substituição de ligas de solda contendo Pb, pois apresentam menor custo que as demais ligas de soldagem e propriedades como resistência à fadiga e fluidez semelhantes às obtidas para ligas do sistema Sn-Pb. Neste contexto, microadições de Ni em ligas eutéticas Sn-Cu em níveis entre 20 e 1000ppm podem trazer melhorias de propriedades de soldagem como boa fluidez, boa soldabilidade, bom grau de molhamento, garantindo adequada resistência mecânica da junta soldada. Assim, o presente estudo objetiva investigar a influência de microadições de Ni nos parâmetros térmicos de solidificação (coeficiente interfacial de transferência de calor metal/molde - hi, velocidade de solidificação - v e taxa de resfriamento - Ṫ), nas características estruturais (espaçamento intercelular e interdendrítico, λC e λ1) e nas propriedades mecânicas de tração das ligas Sn-0,7%Cu, Sn-0,7%Cu-0,05%Ni e Sn-0,7%Cu-0,1%Ni solidificadas unidirecionalmente no sentido vertical ascendente contra chapa molde de aço carbono 1020. Os valores de hi mostraram que microadições de Ni (500 e 1000ppm) em ligas eutéticas Sn-0,7%Cu afetaram consideravelmente o nível de fluidez. As microestruturas das ligas Sn-0,7%Cu-(xNi) apresentaram colônias eutéticas ao longo dos lingotes, com regiões dendríticas apenas nas posições próximas da base refrigerada. As microadições de Ni promoveram um aumento do limite de resistência à tração (σu) e do alongamento específico (δ), com a liga Sn-0,7%Cu-0,05%Ni apresentando a melhor combinação σu/δ, 36,6 MPa e 12,1%, respectivamente.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5521.pdf: 7055778 bytes, checksum: 6885cc0446b2a77d5ccf72b5a9ed1352 (MD5) Previous issue date: 2013-09-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / The BICUVOX is a potential candidate for devices that require materials with high ionic conductivity at intermediate temperatures. However, deficiencies such as low mechanical resistance and thermodynamic stability in reducing atmospheres have been introducing unsolved obstacles for technological appliance of this material. Unlike BICUVOX, the Y-TZP phase presents high mechanical resistance and high stability under reducing atmospheres. However, it does not display high ionic conductivity at intermediate temperatures. In this work we studied the compatibility between the BICUVOX and Y-TZP for the development of composites oxygen ion conductors. The composites were prepared by liquid phase and solid-state sintering. All characteristics were determined by XRD, SEM, DSC, diametral compression, impedance spectroscopy and treatments in H2 atmosphere. Using the BICUVOX as liquid phase additive, destabilization of tetragonal zirconia and formation of YVO4 take place. However, the solid state sintering enables the development of dense composite with up to 26% of Y-TZP. The composite with 26% of Y-TZP exhibited α = 10.10-6 ºC-1, which is a lower value than the one found for the BICUVOX, in addition to 144% higher mechanical resistance than for the BICUVOX. Also, for this composite a deleterious order-disorder transformation, γ ↔γ, was inhibited. All these improvements are attributed to the effect of Y-TZP both in the inhibition of grain growth, as well as in the preferential location among the grain boundaries of the BICUVOX matrix. However, the increase of grain boundaries and the Y-TZP as an additional phase, reduced the total electrical conductivity in composites. No resistance to γ-Bi4V1,8Cu0,2O10,7 phase decomposition was observed after exposure to H2. A general assessment indicates that the best properties are found in composite with 13 and 26% of Y-TZP, showing some improved properties in relation to each isolated materials. / O BICUVOX é um potencial candidato para dispositivos que requerem materiais com elevada condutividade iônica em temperaturas intermediárias. No entanto, deficiências como baixas resistência mecânica e estabilidade termodinâmica em atmosferas redutoras têm introduzido obstáculos não resolvidos para aplicação tecnológica deste material. Diferentemente do BICUVOX, a Y-TZP apresenta elevada resistência mecânica e alta estabilidade em atmosferas redutoras, mas, não exibe suficiente condutividade iônica em temperaturas intermediárias. Neste trabalho foi estudada a compatibilidade entre o BICUVOX e a Y-TZP para o desenvolvimento de compósitos condutores de íons de oxigênio. Os compósitos foram preparados por sinterização na presença de fase líquida e no estado sólido. As características foram determinadas por DRX, MEV, DSC, compressão diametral, espectroscopia de impedância e tratamentos em atmosfera de H2. Quando o BICUVOX é utilizado como formador de fase líquida, ocorre desestabilização da zircônia tetragonal e formação de YVO4. No entanto, a sinterização no estado sólido permite o desenvolvimento de compósitos densos com até 26% de Y-TZP. O compósito com 26% de Y-TZP exibiu α = 10.10-6 ºC-1, valor inferior ao encontrado para o BICUVOX, além de resistência mecânica 144% maior que para o BICUVOX. Também, para este compósito uma deletéria transformação de ordem-desordem, γ ↔γ, foi inibida. Todas estas melhorias são atribuídas ao dual efeito da Y-TZP tanto na inibição de crescimento de grão como na localização preferencial entre os contornos da matriz de BICUVOX. No entanto, o aumento da quantidade de contornos de grão e a Y-TZP como uma fase adicional nos contornos reduziu a condutividade elétrica total dos compósitos. Outro fato, é que no compósito, não foi evitado a decomposição da fase γ-Bi4V1,8Cu0,2O10,7 após exposição em atmosfera de H2. Uma avaliação geral indica que as melhores propriedades são encontradas nos compósitos com 13 e 26% de Y-TZP, mostrando propriedades em parte melhoradas relativamente aos componentes isolados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5545.pdf: 5030792 bytes, checksum: db0e89c0cabf8fcafd5e7da0160756a0 (MD5) Previous issue date: 2013-08-30 / The search for new materials or changes in the manufacture process for the surgical implant companies have been considered one the most challenging issues for the engineering in order to supply high performance products and minimize the damage to the post-operated patient, reducing the recovery time through the improved acceptance and stability of the organism regarding the implanted medical device. Alternatives for the decrease in the time to reach the arthodesis can be obtained through the Surface Treatment technique. The possible use of bioceramics with coating in metallic parts, may increase the bone growth rate of the deposited bioceramic when the adequate parameters are used, although the thermal spray process may impact the fatigue life. This study intends to analyses the life of dynamic loading of a Pedicular Fixation System with the presence of a coated hydroxyapatite film deposited on the surface of the screws through the Flame Spray technique, using a methodology in according with the prescribed by the preface of the standard ASTM F 1717 (Standard Test Methods for Spinal Implant Constructs in a Vertebrectomy Model). The mechanical properties of the coating were found satisfactory, although changes in the coating process are required in order to reach the correct Ca/P ratio. / As pesquisas por novos materiais ou modificações de processamento para as indústrias de implantes têm sido alguns dos grandes desafios da engenharia para fornecer produtos de alto desempenho e minimizar os danos no pós-operatório de pacientes submetidos à intervenção cirúrgica, além de diminuir o tempo de recuperação dos mesmos através de maior aceitação e estabilidade do organismo ao produto médico implantado. Alternativas para diminuir o tempo de obtenção da artrodese podem ser obtidas através de técnicas de Engenharia de Superfície. A possibilidade de utilização de biocerâmicas como recobrimento de peças metálicas, pode proporcionar maior taxa de crescimento ósseo quando depositada nos parâmetros adequados, embora o processo de aspersão térmica possa ocasionar alterações significativas da vida em fadiga do corpo metálico. Este estudo busca verificar a vida sob compressão dinâmica de um sistema de fixação pedicular que possui seus parafusos recobertos por hidroxiapatita através da técnica de Flame Spray seguindo os prefácios da norma ASTM F 1717 (Standard Test Methods for Spinal Implant Constructs in a Vertebrectomy Model). O comportamento mecânico da peça recoberta se mostrou satisfatório, entretanto há a necessidade de alterações nos parâmetros de processo para que a correta relação Ca/P seja obtida.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Clever.pdf: 20744 bytes, checksum: f63fbc545450f870f409556d7f247f2c (MD5) Previous issue date: 2013-12-19 / The need for materials with higher mechanical and corrosion resistance in corrosive environments, such as in oil extraction in saline media, paper and pressure vessel industry, has led to the use of stainless steel Super Duplex. The manufacture of these materials involves the step of heat processing, whose performance depends on the hot workability of the material. In this paper we investigate whether the processing conditions in which super duplex stainless steel UNS S32760 can be worked and the work area in which the material can fail. The physical simulation was performed by means of hot torsion testing. The tests were performed at temperatures ranging from 900°C to 1200°C and strain rates of 0.01 s-1 to 10 s-1. The evolution of strain rate sensitivity of the flow stress(m) at all temperatures investigated in strain of 0.25, 0.5, 0.75 and 1 was determined. After obtaining the values of m for each deformation condition, the values of the efficiency of power dissipation (ῃ) were calculated and applying a criterion of instability (ξ) Processing maps were constructed. Using these maps, we discuss the effects of deformation conditions on the efficiency of power dissipation and the instability of plastic material. The domains of processing maps with the observed microstructures and aspects of plastic flow curves were related. / A necessidade de materiais com maior resistência mecânica e a corrosão em ambientes corrosivos, como na extração de petróleo em meios salinos, na indústria de papel e vasos de pressão, tem conduzido a utilização de aços inoxidáveis Super Duplex. A fabricação desses materiais envolve a etapa de processamento a quente, cujo desempenho depende da trabalhabilidade a quente do material. Neste trabalho investigam-se as condições de processamento em que aço inoxidável super duplex UNS S32760 pode ser trabalhado e a zona de trabalho em que o material pode falhar. A simulação física foi realizada por meio de ensaio de torção a quente. Os ensaios foram realizados com temperaturas variando de 900°C a 1200°C e taxas de deformação de 0,01s-1 a 10s-1. Foi determinada a evolução da sensibilidade da tensão com a taxa de deformação(m) nas temperaturas investigadas em deformações de 0.25, 0.5, 0.75 e 1.0. De posse dos valores de m para cada condição de deformação, foram calculados os valores da eficiência da dissipação de potência (ῃ) e aplicando um critério de instabilidade (ξ) construído mapas de processamento. Com esses mapas, os efeitos das condições de deformação na eficiência de dissipação de potência e na instabilidade plástica do material são discutidos. Foram relacionados os domínios dos mapas de processamento com as microestruturas observadas e aspectos das curvas de escoamento plástico.