Orientador: Prof. Dr. Dante H. Mosca / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 29/06/2016 / Inclui referências : f. 130-138 / Resumo: Neste trabalho são descritos diversos tipos de análises morfológicas, composicionais, estruturais e magnéticas de filmes finos de espessura nanométrica de ligas Ni-Mn-Ga ferromagnéticas preparadas pela técnica de epitaxia de feixe molecular sobre substratos comerciais de GaAs(111)B e InAlAs/AlAs/GaAs(001), além de nanomembranas desses filmes obtidas por processos de microfabricação usando técnicas de litografia. As ligas Ni-Mn-Ga estudadas possuem estequiometrias onde as proporções Ni:Mn:Ga foram mantidas próximas de 2:1:1 e 1:1:1. A Análise composicional dos filmes finos e o monitoramento da evolução da morfologia foi realizada in situ por espectroscopia de fotoelétrons e de difração de elétrons de alta energia refletidos, respectivamente. Em casos específicos a análise composicional foi realizada ex situ. A investigação da estrutura cristalina foi realizada ex situ por difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão. A morfologia dos filmes foi estudada por microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de varredura. Sobre os substratos de GaAs(111) foram estudados filmes finos com três estequiometrias. A primeira delas é a liga (????,????)2???? com espessura estimada em 10 nm. Esses filmes apresentam estrutura cristalina hexagonal com razão ??/?? = 1,27. As relações de epitaxia entre a liga e o GaA (111) encontradas no plano e fora do plano dos filmes foram (1¯10)(????,????)2???? (1¯10) ???????? e (0002)(????,????)2????(0002)????????. A temperatura ambiente, os filmes são ferromagnéticos com alta anisotropia de magnetização de saturação???? abaixo de 50 K. A segunda composição sobre GaAs(111) é a liga ????1,92????1,16????0,92, que apresenta estrutura cristalina cúbica com parâmetro de rede ??=5,88 Å e são altamente texturizada na direção [110], satisfazendo assim a relação (110)????1,92????1,16????0,92//(110)????????. Esses filmes finos são ferromagnéticos a temperatura ambiente com ???? ? 450?? e transformação martensítica ???? ? 180??, sendo também observada anomalia na magnetização nas medidas MxT o que sugere a transformação pré-martensítica com ???? ? 285??. Filmes finos da liga ????2.8????0.6????.6 com 40 nm foram crescidos sobre GaAs (111) e GaAs (001). Esses filmes apresentam estrutura cristalina tetragonal e caráter policristalino com razão ??/?? igual a 1,90 e 2,01 para os substratos de GaAs (111) e GaAs (001), respectivamente. A temperatura ambiente os filmes finos apresentam fraco comportamento ferromagnético com temperatura de Curie ???? em torno de 320 K. Foi observado que a temperatura de transição martensítica ???? coincide com a temperatura de Curie e a anisotropia magnetocristalina é forte à 10 K. Os filmes crescidos sobre InAlAs/AlAs/GaAs(001) com 30 nm de espessura foram submetidos ao processo de litografia e remoção seletiva da camada de sacrifício de AlAs, obtendo-se assim membranas com espessura nanométrica que se enrolam conforme o grau de tensão mecânica residual, formando rolos com diâmetro de 5 ???? e comprimento de alguns milímetros (limitado apenas pelo tamanho da amostra). A caracterização estrutural por microscopia eletrônica de transmissão mostrou que após a formação das membranas ocorre a relaxação da estrutura cristalina ocasionando a diminuição dos parâmetros de rede. A caracterização magnética das nanomembranas mostrou que a anisotropia magnetocristalina, antes forte nos filmes finos, desaparece devido ao efeito de relaxação da tensão residual dos filmes. Além do interesse científico das propriedades e comportamentos físicos dessas ligas ferromagnéticas na escala nanométrica, os resultados obtidos estabelecem bases concretas para o desenvolvimento de nanodispositivos sensores e atuadores com funcionalidades termomagnéticas e magnetomecânicos com geometria bi e tridimensional / Abstract: In this thesis we studied thin films of Ni-Mn-Ga based alloys in three different compositions grown on GaAs(111) and InAlAs/AlAs/GaAs(001) substrates by molecular beam epitaxy. Moreover, rolled- up nanomembranes of Ni-Mn-Ga thin films were microfabricated on GaAs(001) using lithograph methods and subsequently released by etching. Standard ex situ investigations for both, thin films and rolled-up structures, were performed by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, atomic force microscopy and vibrating sample magnetometer. In situ characterization was carried out by reflection high-energy electron diffraction during the substrate preparation and thin films growth and post-growth by X-ray photoelectron spectroscopy. The first alloy studied was (????,????)2????/GaAs(111) 10 nm film thickness. Structural characterization show hexagonal crystalline structure and ??/?? ratio of 1,27. Beside that, in-plane and out-of-plane epitaxial relationship are (1¯10)(????,????)2???? (1¯10) ???????? and (0002)(????,????)2????(0002)????????, respectively. Thin films are ferromagnetic at room temperature, exhibiting anomalous saturation magnetization below 50 K. Increasing Ni concentration, the second composition examined was ????1,9????1,2????0,9. Structural investigations show high (110)-textured thin films with martensite structure (??21) at room temperature and lattice constant ?? = 5.88 Å. In addition, epitaxial relationship out-of-plane it is (110)????1,9????1,2????0,9//(110)????????. Magnetic characterization shows weak magnetic behavior at room temperature and Curie temperature of 450 K, suggesting martensitic transformation at ?180 K, which were estimated from FC-ZFC magnetization. Ni rich ????2.8????0.6????.6 thin films were grown on GaAs(111) and GaAs(100) with thickness of 40 nm. X-ray diffraction and transmission electron microscopy revel polycrystalline thin films indicating ??/?? ratio of 1.90 and 2.01 for films grown on both substrates, e.g GaAs (111) and GaAs(001), respectively. At room temperature thin films exhibit weak hysteresis loops with Curie temperature of ?320 K. An interesting result is simultaneous occurrence of first-order martensite transformation and paramagnetic/ferromagnetic transition (?320 K). In the last chapter is shown the rolled-up structures prepared on InAlAs/AlAs/GaAs(001) from ferromagnetic thin films with 30 nm of thickness. Morphological analysis show rolled-up structures with a typical diameter of 5 ????. After roll-up compressive relaxation takes place decreasing the lattice parameters ?? and ??. Magnetic behavior it is drastically affected by crystalline structure evolution. The hysteresis loops in-plane fit with the out-of-plane loop showing low magnetocrystalline anisotropy after the nanomembranes roll-up into tubular geometry.

Orientador: Prof. Dr. Ramón Sigifredo Cortés Paredes / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 08/07/2016 / Inclui referências : f. 117-120 / Resumo: Os processos de aspersão térmica são utilizados na obtenção de revestimentos com objetivos diversos, dentre estes a redução ao desgaste, prevenção à corrosão do ambiente de serviço ou reparo de superfícies. A deposição do revestimento pode ser realizada por diferentes processos de aspersão, como chama arame, arco elétrico, chama oxi acetilênica de alta velocidade, plasma de arco não transferido, entre outros, onde para cada processo sempre se procuram os parâmetros ideais de deposição em função das variáveis disponíveis do processo, do material a ser aplicado e do objetivo proposto para a camada. O substrato também se apresenta como um importante parâmetro a ser considerado, no qual variáveis como grau de limpeza da superfície, a rugosidade média ou máxima e principalmente a temperatura da superfície do substrato no momento da deposição das partículas aspergidas influenciam a forma como a colisão, o molhamento e o empilhamento contínuo ocorrem durante a formação do revestimento, de modo a proporcionar alguma modificação no espalhamento da lamela formada, na quantidade de detritos formados e incorporados e na quantidade final de poros e/ou "vazios entre panquecas". Este trabalho realiza a aplicação de um aço inoxidável duplex AF2209 pelo processo de aspersão chama arame com objetivo de compreender como a temperatura do substrato pode interferir ou não na formação do revestimento e sua amplitude, estudando de forma analítica (qualitativa e quantitativa) a variação da porosidade, "vazios entre panquecas", a alteração na relação Creq. / Nieq. devido a diversas reações dos elementos alfagêneos e gamagêneos inerentes ao processo de aspersão mas também passível de ser influenciado pela temperatura do substrato, a quantidade e tamanho formada das fases ferrita e austenita que são "sensíveis" à elevada taxa de resfriamento do processo e a formação ou não de fases precipitadas de cromo ou molibdênio no revestimento, entre outras avaliações. O processo de aspersão utilizado possui em relação a outros processos de aspersão, menor intensidade de energia térmica e cinética fornecidos à partícula aspergida e a aplicação é obtida em condições constantes dos parâmetros da tocha chama arame, de modo que as modificações obtidas no revestimento em aço inoxidável foram estudadas em função somente da variação da temperatura do substrato no momento da aplicação da camada para 150 °C, 300 °C, 450 °C até 650 °C, e comparadas à condição ambiente T.A. ( 25 °C). Os resultados obtidos indicam que a temperatura do substrato influi de modo direto na quantidade e composição final dos óxidos formados após a colisão das partículas e indiretamente na composição química das panquecas depositadas, o que modifica a relação Creq. / Nieq.. A taxa de resfriamento diminui em função da temperatura do substrato e modifica as frações finais formadas das fases ferrita e austenita com dimensão nanométrica, reduzindo quantidade da fase ferrita para uma menor taxa de resfriamento. Conclui-se que para a aspersão térmica de revestimento metálico em atmosfera ativa, a temperatura do substrato é capaz de alterar de forma significativa a composição e microestrutura final desejada. Palavras-chave: Aspersão Térmica. Aço Inoxidável Duplex. Pré-aquecimento do substrato. / Abstract: The thermal spray processes are used to obtain coatings with several goals, among them to reduce wear, prevent corrosion on the service environment or surfaces repair. The coating deposition may be performed by different spray processes such as combustion wire, electric arc, high velocity oxy acetylene, not transferred plasma arc, among others, where in each case always seek optimal deposition parameters due the available variables of the process, the material to be applied and the objective proposed for the coating. The substrate also appears as an important parameter to be considered, in which variables such as degree of surface cleaning, the average or maximum roughness and particularly the temperature of the substrate upon deposition of the sprayed particles influence how the collision, wetting and the continuous stacking occur during formation of the coating, to provide a modification of the spreading lamellae, the amount of formed and entrained debris and the final amount of pores and / or "voids between pancakes". This work done applying a duplex stainless steel AF2209 the spraying combustion wire process in order to understand how the substrate temperature may interfere or not the formation of the coating and its amplitude studied analytically (qualitative and quantitative) variation of porosity, "voids between pancakes," the change in Creq. / Nieq. relationship due to various reactions of alfagêneos and gamagêneos elements inherent in the spraying process but also likely to be influenced by the substrate temperature, the amount and size formed of ferrite and austenite phases are "sensitive" to the high cooling rate applied and training or not precipitated phases of chromium or molybdenum in the coating, among other assessments. The spray process used has in relation to other processes lesser degree of thermal and kinetic energy supplied to the sprayed particle and the application is obtained under constant conditions of Torch parameters draws wire so that changes obtained from the stainless steel coating will be studied depending only upon the temperature variation at the time of the application layer to 150 ° C, 300 ° C, 450 ° C to 650 ° C, and compared to the ambient condition TA ( 25 ° C). The results indicate that the substrate temperature influences the amount and final composition of oxides formed after the collision of the particles in a direct mode and indirectly the chemical composition of the deposited pancakes, which modifies the Creq. / Nieq. relationship. The cooling rate decreases as a function of the substrate temperature and modifies the final formed fractions of ferrite and austenite nanometric phases, where we can conclude that for the thermal spray coating metallic in a active atmosphere, the substrate temperature can alter significantly the composition and desired final microstructure. Keywords: Thermal Spraying. Duplex Stainless Steel. Preheating of the substrate.

Orientador: Profª. Drª. Cláudia Eliana Bruno Marino / Coorientador: Profª. Drª. Neide Kazue Kuromoto / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 02/12/2015 / Inclui referências : f. 101-114 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: As ligas de Titânio-Nióbio são bastante pesquisadas para aplicações biomédicas por apresentarem alta biocompatibilidade e excelentes propriedades mecânicas para aplicações biomédicas. Estudos em ligas de Ti-Nb com variação no teor de Nióbio (~5-35 m/m%) mostraram uma tendência ao aumento da dureza e diminuição do módulo de elasticidade ao se aumentar o teor de Nióbio nas ligas. No que diz respeito à estabilidade físico-química, as ligas Ti-Nb costumam manter as propriedades do metal Titânio, o qual é altamente resistente à corrosão em meios agressivos devido ao óxido estável espontâneo (TiO2) formado na superfície. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a resistência à corrosão e caracterização superficial dos biomateriais Ti e Nb comercialmente puros e da liga metalúrgica Ti-40Nb em solução de sangue artificial. A microestrutura dos biomateriais foi analisada utilizando-se microscópio óptico e pela técnica de difração de raios X. Nanoidentação instrumentada e dureza Vickers foram utilizadas para avaliar as propriedades mecânicas. Para se estudar a estabilidade termodinâmica dos biomateriais foi utilizada a técnica de potencial de circuito aberto e a resistência à corrosão por medidas potenciodinâmicas e de espectroscopia de impedância eletroquímica. As imagens de microscopia óptica e os difratogramas de raios X mostraram a presença das fases ?'' (ortorrômbica), ? (cubica de corpo centrado) e ? (hexagonal) na liga Ti-40Nb. Já os resultados eletroquímicos indicaram que a liga Ti-40Nb possui resistência à corrosão elevada, boa estabilidade termodinâmica sendo o potencial de circuito aberto em torno de -485 mV (Ti: -131 mV). A liga se manteve eletroquimicamente estável em condições potenciodinâmicas com potenciais inicial e final de -1,0 a +2,0 V(SCE), respectivamente, sob baixas densidades de corrente (~?A/cm2) e sem apresentar histerese, o que caracteriza um processo de dissolução/corrosão. Quanto às propriedades mecânicas, a liga apresentou microdureza em torno de 157 HV (Ti: 177 HV) e módulo de elasticidade de ~78 GPa (Ti: 110 GPa). Os resultados obtidos mostraram que esta liga específica tem potencial para ser usada em aplicações biomédicas / Abstract: The Ti-Nb alloys are widely studied for biomedical applications due to their high biocompatibility and excellent mechanical properties for biomedical applications. Studies of Ti-Nb alloy with variation in the Nb content (~5-35 m/m.%) demonstrated a tendency of increase of hardness and decrease of elastic modulus with increasing Nb content. Regarding the physical-chemical stability, Ti-Nb alloy maintains the properties of Ti metal which is highly resistant to corrosion in aggressive media due to a spontaneous stable oxide (TiO2) formed on the surface. The objective of this study was the analysis of corrosion resistance and surface characterization of commercially pure Ti biomaterial and metallic Ti-40Nb alloy in artificial blood. The microstructures of biomaterials were analysed using optical microscope and by X-ray diffraction technique. Instrumented nanoindentation and Vickers hardness were used to evaluate the mechanical properties. To study the thermodynamic stability it was used the open circuit potential technique and the corrosion resistance by potentiodynamic measure and electrochemical impedance spectroscopy. The optical microscopy images and X-ray spectra showed the presence of ƒ¿ff (orthorhombic), ƒÀ (body centered cubic) and ƒÖ (hexagonal) phases in the Ti-40Nb alloy. The electrochemical results indicated that the Ti-40Nb alloy has high corrosion resistance and good thermodynamic stability with open circuit potential of around -485 mV (Ti: -131 mV) and the alloy remained electrochemically stable in potentiodynamic conditions with initial and final potentials of -1.0 V to +2.0 Vsce, respectively in low current densities (~ƒÊA/cm2) with absence of hysteresis, wich characterize a corrosion/dissolution process. About the mechanical properties, the Ti-Nb alloy hardness was around 157 HV (Ti: 176HV) and the elastic modulus ~78 GPa (Ti: 100 GPa). The results obtained showed that this specific alloy has potential to be used in biomedical applications.

Orientador: Profª. Drª. Thais Helena Sydenstricker Flores-Sahagun / Coorientador: Drª. Andreza Maria Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 03/08/2016 / Inclui referências : f. 53-62 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: Polímeros biodegradáveis têm sido cada vez mais estudados pela comunidade científica, pois além de apresentarem melhores condições de degradação que os polímeros convencionais, estes polímeros podem ser utilizados, para aplicações em áreas biomédica e farmacêutica, dentre outras áreas. Dentre inúmeros polímeros biodegradáveis, o poli(ácido-L-lático) (PLLA) merece posição de destaque, pois apresenta um processo de degradação completo sem conferir adversidades ao organismo vivo ao qual está implantado. No entanto, sua elevada hidrofobicidade, seu alto módulo de rigidez e baixa deformação plástica impossibilitam seu uso em várias aplicações. O glicerol, subproduto da produção do biodiesel e gerado em grandes volumes, apresenta potencial para participar de reações de polimerização com o PLLA, pois apresenta três grupamentos hidroxílicos, que lhe conferem boa reatividade. Nesse contexto, o objetivo da presente pesquisa consistiu na obtenção das rotas de síntese para o PLLA e um copolímero de PLLA e glicerol, através da técnica de polimerização em massa e em solução, utilizando-se octanoato de estanho-II para promover as reações de polimerização por abertura de anéis através de cicloadições de monômeros, para posterior produção de blendas poliméricas biodegradáveis. Análises de espectroscopia na região do infravermelho evidenciaram a formação de poliésteres, análises termogravimétricas confirmaram a formação de materiais com melhor estabilidade térmica quando comparados ao monômero, análises de DSC confirmaram a miscibilidade das duas fases envolvidas na blenda, observou-se ainda que a Tg reduz à medida que o PLLA-Estrela é adicionado na composição da blenda; medidas de ângulo de contato confirmaram a obtenção de materiais mais hidrofílicos que o PLLA; observou-se através de ensaios de tração, aumento da deformação sofrida pelas amostras até sua ruptura e como consequência, a diminuição da rigidez do material. A realização de processo biomimético confirmou a formação prévia de fosfatos de cálcio sobre a superfície das amostras, através de análises de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva, levando às conclusões que o material apresenta condições de ser utilizado em engenharia regenerativa de tecidos ou na forma de implantes ósseos. Palavras-chave: PLLA, glicerol, blendas, copolímeros, membranas biodegradáveis flexíveis, parâmetros de síntese. / Abstract: Biodegradable polymers have been increasingly studied by the scientific community because of its best conditions of degradation compared to conventional polymers and also, due to their potential use in biomedical and pharmaceutical areas, among other areas. Among numerous biodegradable polymers, poly (L-lactic acid) (PLLA) calls attention because it presents a complete degradation process without any harm to the living organism to which it is implanted. However, its high hydrophobicity, high rigidity and low plastic deformation makes impossible its use in several applications. Glycerol, byproduct of the biodiesel production and generated in high volumes, has the potential to participate in polymerization reactions with PLLA, because it presents three hydroxylic groups in its structure, which gives good reactivity. In this context, the objective of the present research was to obtain synthesis routes for PLLA and a copolymer of PLLA and glycerol, by bulk and solution polymerization techniques, using Tin-octanoate-II to promote reactions of ring opening polymerization (ROP) by cycloadditions of monomers, for subsequent production of biodegradable polymer blends. Spectroscopy analysis in the infrared region showed the formation of polyesters, thermogravimetric analyses confirmed a higher thermal stability of the prepared materials when compared to the monomer; DSC analysis confirmed the miscibility between the phases presents in the blend, as PLLA-3-Arm is added to the blend composition it can be observed a tendency of the decrease in the Tg the measure; the contact angle measurements confirmed that more hydrophilic materials than PLLA were obtained; tensile tests showed that all samples presented a much higher deformation than PLA and lower rigidity.. The biomimetic process confirmed the formation of calcium phosphates on the surface of samples through analysis of scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy, leading to the conclusions that the material presents conditions to be used in regenerative tissue engineering or in the form of bone implants. Keywords: PLLA, glycerol, blends, copolymers, biodegradable flexible membranes, synthesis parameters.

Orientador : Profª. Drª. Cláudia E. B. Marino / Co-orientador: Dr. Nério Vicente Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 25/02/2016 / Inclui referências : f. 106-112 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: A liga de Titânio Ti-6Al-4V é um material muito utilizado em aplicações biomédicas devido à excelente resistência à corrosão, elevada relação resistência mecânica-peso e excelente biocompatibilidade. Nos últimos anos, pesquisas têm mostrado grande avanço no aumento tanto da resistência mecânica quanto da ductilidade do material, através da obtenção de uma microestrutura harmônica. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma microestrutura harmônica da liga Ti-6Al-4V produzida pela moagem mecânica e SPS de pós pré-ligados e atomizados à gás de Ti-6Al-4V. As partículas do pó possuem diâmetro inferior a 200 ?m e geometria esférica. O processo de moagem mecânica foi realizado num moinho de tipo planetário no qual foram otimizados os parâmetros de moagem. Ciclos de sinterização foram realizados a temperaturas compreendidas entre 600 e 1000°C, durante 10 minutos sob 50 MPa de pressão de compactação. As amostras sinterizadas apresentaram aproximadamente 5 mm de altura e 20 mm de diâmetro. As caracterizações das amostras foram realizadas através da análise de densidade por princípio de Arquimedes, dureza Vickers e Rockwell C, microestrutura por microscopia óptica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), análise das fases por Difração de Raios x e análise química por meio da técnica de Espectroscopia de Energia Dispersiva. Os resultados mostraram que é possível obter uma estrutura harmônica, semelhante à descrita na literatura utilizando pós-obtidos pelo Processo de Eletrodo Rotatório em Plasma. Altos valores de densificação foram alcançados (99,1 %) a menores temperaturas de sinterização (800°C) e a liga Ti-6Al-4V sintetizada via SPS apresentou maiores valores de dureza do que a liga Ti-6Al-4V comercial. A composição química dos elementos Titânio, Alumínio, Vanádio, Carbono, Oxigênio, Nitrogênio e Hidrogênio estão dentro dos limites estipulados pela norma ASTM B998-13. Dessa forma, o material estudado apresentou características e propriedades que permitiram a sua utilização como implante ortopédico. / Abstract:The Ti-6Al-4V material is a very well recognized titanium alloy established in the biomedical applications due to great corrosion resistance, high strength-to-weight ratio and excellent biocompatibility. In recent years, researches have shown great achievement on increasing both mechanical resistance and ductility by creating Ti-6Al-4V harmonic microstructure using Mechanical Ball Milling (MBM) and Spark Plasma Sintering (SPS) of Plasma Rotating Electrode Process (PREP) powders. This work reports the successful development of a Ti-6Al-4V harmonic microstructure produced by MBM and SPS of pre-alloyed Gas Atomized Powders (GAP). Ti-6Al-4V powder had particles with diameter under 200 ?m and spherical geometry since it was processed by gas atomization. The MBM process was carried out in a planetary type. Sintering cycles were carried out at temperatures between 600 and 1000 °C, dwell time of 10 minutes, 50 MPa of compaction pressure. Sintered samples size had 5 mm in height and 20 mm in diameter. The characterization of materials were performed by analysis of density by Archimedes principle, Vicker's and Rockwell C hardness and the microstructure analysis by Optical Microscopy (MO) and Scanning Electronic Microscopy (SEM), phase analysis by X-Ray Diffraction and chemical analysis by Energy Dispersive Spectroscopy. The results showed that is possible to obtain a harmonic structure, similar of the described in the literature using PREP powders. High densification values were obtained (99.1%) at low sintering temperature (800°C) and sintered Ti-6Al-4V showed higher hardness than commercial Ti-6Al-4V alloy. The chemical composition of the elements Titanium, Aluminum, Vanadium, Carbon, Oxygen, Nitrogen and Hydrogen are within the limits stipulated by the standardASTM B998-13. Thus, the material has properties and characteristics that enable their use as orthopedic implants.

Orientador : Prof. Dr. Ricardo Mendes Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. Defesa: Curitiba, 23/02/2015 / Inclui referências : f. 169-175 / Resumo: O presente trabalho apresenta a aplicação de planejamento e controle da produção em obras (PCP) de construção civil na cidade de Curitiba, Paraná. A prática do PCP foi aplicada gerando a necessidade de utilização de Modelagem da Informação da Construção (BIM) para interagir com princípios da construção enxuta. Dessa maneira, interações entre BIM e construção enxuta foram aplicadas aos estudos. O objetivo foi reduzir perdas nas fases de produção em canteiro de obras e planejamento no pré-obras. Cinco estudos empíricos foram realizados nesta pesquisa com interações entre BIM e construção enxuta selecionadas para aplicação de acordo as demandas da fase de PCP subsequente. O problema de pesquisa propõe a utilização de BIM para reduzir perdas no processo de produção. O objetivo do trabalho é propor diretrizes para utilização de BIM no PCP apoiando princípios da construção enxuta em termos de processo, pessoas e solução de problemas. Palavras chave: BIM, Construção Enxuta, Planejamento e Controle da Produção, Sistema Last Planner. / Abstract: This work brings the application of planning and production control in construction sites in the city of Curitiba, Paraná. The use of PCP was applied to pull Building information Modeling (BIM) practices, to interact with lean construction. Thus, interactions between BIM and lean construction were applied to case studies. The objective was to reduce wastes in the production stages in construction site and planning in the pre-construction. Five case studies were conducted in this study with interactions between BIM and lean construction selected for application according the demands of subsequent PCP phase. The problem of research proposes the use of BIM to reduce wastes in construction process. The objective is to propose guidelines for use of BIM in PCP supporting principles of lean construction in terms of process, people and problem solving. Keywords: BIM, Lean Construction, Planning and Production Control, Last Planner System.

Orientador: Profª. Drª. Cláudia Eliana Bruno Marino / Coorientador: Profª. Drª. Izabel Cristina Riegel Vidotti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 12/12//2016 / Inclui referências : f. 115-119 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: Dentre os métodos de proteção contra a corrosão dos materiais metálicos, os revestimentos orgânicos e os inibidores de corrosão são os mais comumente utilizados. Os revestimentos orgânicos são vantajosos enquanto o filme de tinta está intacto, porém, com o tempo, o revestimento se degrada ou fica mais suscetível a danos mecânicos, como trincas e microfissuras, através das quais os agentes agressivos atingem a superfície metálica. Os inibidores de corrosão são adicionados diretamente à matriz das tintas e, desta forma, reagem com os componentes da tinta, tornando-se inativos e degradando as propriedades do revestimento. Devido a tais desvantagens desses métodos de proteção contra a corrosão, os pesquisadores têm desenvolvido os chamados revestimentos inteligentes, os quais são revestimentos aditivados com microcápsulas poliméricas ou nanoreservatórios que possuem inibidores de corrosão ou agentes formadores de filme armazenados em sua estrutura. Dessa forma, quando ocorre algum defeito mecânico no revestimento ou quando se inicia o processo corrosivo, o defeito pode ser recuperado e/ou as reações de corrosão podem ser inibidas devido à liberação estímulo-responsiva dos agentes encapsulados. Este trabalho teve como objetivo sintetizar microcápsulas poliméricas com dupla-função, contendo óleo de linhaça e benzotriazol, para aplicação em revestimentos orgânicos com finalidade de proteção contra a corrosão. Utilizou-se a técnica de polimerização in situ para encapsular o óleo de linhaça no interior das microcápsulas, já o benzotriazol foi incorporado na superfície das microcápsulas entre multicamadas de polieletrólitos através da técnica Layer by Layer, com o objetivo de liberação do óleo de linhaça por estímulo mecânico e do benzotriazol por estímulo do pH. As microcápsulas sintetizadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica para análise do diâmetro e morfologia, por espectroscopia no infravermelho e termogravimetria para análise da composição, e por potencial zeta para a verificação da adsorção das multicamadas sobre a superfície das microcápsulas. Foram realizados testes de liberação do inibidor de corrosão benzotriazol pelas microcápsulas em solução salina com diferentes valores de pH. Além disso, avaliou-se a atuação das microcápsulas na proteção contra a corrosão quando adicionadas em revestimento epoxídico sobre substratos de aço carbono, usando a técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Por fim, realizou-se análises da cinética de cura dos filmes de resina epoxídica dopada ou não com microcápsulas e do filme de óleo de linhaça, por espectroscopia de difusão de ondas. Os resultados das caracterizações permitiram confirmar que as microcápsulas apresentaram diâmetros inferiores a 10 ?m, que o óleo de linhaça foi efetivamente encapsulado nas microcápsulas e que as multicamadas de polieletrólitos e benzotriazol foram adsorvidas sobre a superfície das microcápsulas. Os testes de liberação do benzotriazol indicaram que há maior liberação do inibidor de corrosão em meio salino com pH ligeiramente ácido. Os resultados de EIS revelaram que o revestimento aditivado com 4,8% de microcápsulas com dupla-função apresentou melhores propriedades de proteção contra a corrosão do que o revestimento sem microcápsulas, pois as microcápsulas sintetizadas forneceram propriedades inteligentes ao revestimento, ou seja, propriedades auto-regenerativas e estímulo-responsivas. As análises de cinética de cura permitiram verificar que a adição de microcápsulas no revestimento epoxídico não interferiram nas suas propriedades de cura, e confirmaram que o óleo de linhaça é um óleo secativo. Palavras-chave: microcápsulas estímulo-responsivas; revestimentos inteligentes; óleo de linhaça; benzotriazol; proteção contra a corrosão. / Abstract: The organic coatings and corrosion inhibitors are the most common methods used to corrosion protection of metallic materials. The organic coatings are effective while the coating film is intact, but this passive protection is susceptible to mechanical damages, as cracks and microcracks, due the changes of coating properties caused by environmental action. Consequently, the corrosive species penetrate through the defects, and the corrosive process starts. Frequently, corrosion inhibitors are added directly in the coatings matrix and undesirable reactions can occur between the coating compounds and the corrosion inhibitors, promoting its deactivation and the degrading of the coating. The development of active coatings, named smart coatings, have been the solution for the disadvantages of the traditional methods. The smart coatings are doped with microcapsules or nanocontainers that store corrosion inhibitors or film forming agents in its structure. Thereby, damages or cracks in the coatings can be self-healed and the corrosion reactions are inhibited due the stimuli-responsive release of the encapsulated agents. The aim of this work was synthesizing polymeric microcapsules with dual-function, containing linseed oil and benzotriazole, to improve the anticorrosive performance of organic coatings. The microcapsules containing linseed oil was synthetized by in situ polymerization and the incorporation of benzotriazole on the surface of the microcapsules was carried out by using the Layer-by-Layer technique, with the purpose of release of the linseed oil by mechanical stimulus and the benzotriazole release by pH trigger. The prepared microcapsules were characterized by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and optical microscopy to analysing the diameter and morphology, by infrared spectroscopy and thermogravimetry to investigate the composition and by zeta potential to verifying the adsorption of multilayers on the surface of microcapsules. Tests of benzotriazole release from the microcapsules were performed in NaCl solution with different pH values. An epoxydic resin was doped with the prepared microcapsules and carbon steel substrates were coated with doped epoxy resin and undoped epoxy resin to perform corrosion tests, using the electrochemical impedance spectroscopy technique (EIS). Finally, curing kinetic analysis of the epoxy resin doped with microcapsules, undoped epoxy resin and linseed oil were carried out using diffusion wave spectroscopy. The obtained results allowed to confirm that the microcapsules were less than 10 ?m in diameter, the linseed oil was encapsulated successfully and the multilayers of polyelectrolytes and benzotriazole were assembled effectively on the surface of the microcapsules. The tests of benzotriazole release showed that there is more releasing of the corrosion inhibitor in NaCl solution with slightly acidic pH. The EIS results showed that the coating doped with 4.8% of double-function microcapsules presented better corrosion protection performance than the undoped coating, since the microcapsules provided smart properties to the epoxy coating, that is, self-healing behaviour and stimuli-responsive properties. The curing kinetic analysis allowed to verify that the microcapsules added in the coating didn't change the curing properties of the epoxy resin, and it was confirmed that the linseed oil is a drying oil. Keywords: Stimuli-responsive microcapsules; smart coatings; linseed oil; benzotriazole; corrosion protection.

Orientador: Prof. Dr. Ricardo H. Moreton Godoi / Co-orientador: Prof. Dr. Andrea P. de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 28/10/2015 / Inclui referências : f. 91-99 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: O material particulado (MP) tem sido considerado um dos principais poluentes atmosféricos, e muitos estudos vêm demonstrando a associação do MP com efeitos adversos à saúde. O MP com tamanho aerodinâmico menor do que 2,5 ?m (MP2,5) pode alcançar os alvéolos pulmonares e, por isso, tem sido associado com problemas cardiopulmonares. Este estudo objetiva avaliar a contribuição da poluição atmosférica advinda do MP2,5 em Curitiba, assim como determinar os possíveis efeitos na saúde da população devido à exposição a tal poluente e os custos monetários associados a tais efeitos. MP2,5 foi amostrado durante os anos de 2008 a 2015, diariamente, sobre filtros de policarbonato de 37 mm. Para tais amostragens foi utilizado o Impactador Inercial Harvard com corte de 2,5 ?m. As amostras de MP foram investigadas através de Análise Gravimétrica, Fluorescência de Raios-X, e de Transmitância de forma a quantificar as concentrações de MP2,5, seus elementos e BC (Black Carbon). As concentrações obtidas foram utilizadas para determinação do Fator de Enriquecimento (FE), medida da quantidade de cada elemento encontrado nas amostras em relação à concentração na natureza; aplicação da análise de componentes principais absoluta (APCA), visando à determinação das fontes do MP2,5. Fez-se também a determinação da fração de BC e BrC (Brown Carbon) com um amostrador automático. Investigou-se os riscos à saúde utilizando as concentrações elementais, de forma a avaliar os possíveis riscos gerados a uma pessoa pela exposição ao longo da vida pelo MP2,5. Aplicando-se o modelo linear generalizado com as distribuições de Poisson e Binomial negativa, determinou-se a associação do número de internações hospitalares no SUS devido a problemas circulatórios e respiratórios com a exposição ao MP2,5, possibilitando aferir os custos monetários do SUS com tais internações devido aos poluentes em questão. Com exceção dos elementos considerados terrígenos, todos os elementos encontrados estavam enriquecidos, implicando em que a região de estudo esta sobre grande influência de atividades antropogênicas. Além disso, pela APCA utilizando-se as concentrações diárias de MP2,5, BC e elementos, foram determinadas quatro fontes principais de MP2,5: veicular (60%), industrial e aerossol secundário (13%), solo (10%), e Manganês (0,03%). Pela metodologia do risco relativo relacionou-se de 2010 a 2014 um total de 133 e 768 internações devido a problemas circulatórios e respiratórios respectivamente, ocasionando um custo de R$ 212.544,00 e R$ 1.223.435,00 em virtude de problemas circulatórios e respiratórios respectivamente no, com um total de aproximadamente R$ 287.196,00 por ano. A avaliação de riscos à saúde determinou um risco insignificante para efeitos não carcinogênicos, e um risco de 100 pessoas desenvolverem câncer a cada 1.000.000 de pessoas ao longo da vida devido a exposição ao MP2,5, sendo 99 pessoas devido a exposição ao elemento Cr(VI) e 1 pessoa devido a exposição ao elemento Pb presente no MP2,5. Os resultados da APCA e FE pontuam para o fato de que as fontes automotivas são a principal fonte de poluição na região urbana de Curitiba, e tal poluição, com concentração média de 9,7 ?g m-³, comprovadamente encontra-se em níveis que causam efeitos deletérios à saúde humana. Palavras-chave: Poluição Atmosférica, Material particulado, Fontes Antropogênicas, Saúde humana. / Abstract: Particulate matter (PM) has been considered a mainly atmospheric pollutant and many researches have demonstrated the association of the PM with adverse health effects. The PM with an aerodynamic size less than 2.5 ?m (PM2.5) can reach the alveoli and that is the reason it has been associated with cardiopulmonary problems. Moreover, studies have demonstrated that the metals present in PM2.5 can be particularly toxic. This research aimed to evaluate de atmospheric pollution due to PM2,5 next to a residential area in Curitiba, Brazil, as well to quantify de possible health effects over the population exposed to such pollutant and the monetary costs associated to healthy implications.PM2.5 was collected daily from 2008 to 2015, in polycarbonate filters of 37 mm diameter. For the sampling the Harvard Inertial Impactor was used connected to vacuum pump at 10 L min-1 and a flow meter. The samples were subjected to gravimetric, X-Ray Fluorescence and Black Carbon (BC) analysis, intending to quantify PM2.5 concentrations, its elements and black carbon. Then, this concentrations were used do determine the enrichment factor (EF), a relation between the measurement of each element founded at the samples and the concentration at nature; and the principal component analysis (PCA) to access the sources of the PM. The fraction of BC and Brc (Brown Carbon) was determined using an automatic sampler. A risk assessment was performed to access the possible health risks the PM2.5 pollution can cause to population. All the analysed elements were very enriched, except by the soil elements, proving that the study region is the subject of considerable anthropogenic activity. Moreover, it was possible to determine four PM2.5 sources through the PCA analysis. The first component was assigned as vehicular source, contibuting to 60% of the mass, the second source was soil explaning about 10% of the mass, the third component with 13% of contribution was industrial and aerosol formation, and finally the fourth component explaning 0.03% of the mass was associated to a Manganese source. About 18% of the mass was not explained by the PCA. The relative risk method observed an influnce of PM2,5 over respiratory and circulatory hospital admissions in Curitiba. A non-cancer risk was determined as not significant, but close to the limit to become significant, and it was found an acceptable risk of one person develop cancer, generated mainly by Cromium. Such results point out the fact that the automotive sources are the major source of pollution at the urban area of Curitiba, furthermore, even the concentrations found being lower than other cities, that levels were found to cause injure to human health. Key words: Atmospheric Pollution, Particulate Matter, Antropic Sources, human health.

Orientador : Prof. Dr. Robson Seleme / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. Defesa: Curitiba, 29/05/2015 / Inclui referências : f. 128-135 / Resumo: Os sistemas de transportes urbanos causam grande impacto no desenvolvimento das cidades e na qualidade de vida de seus habitantes. Um planejamento operacional eficiente traz benefícios sociais e econômicos para seus usuários. Tais melhorias podem ser alcançadas por meio da obtenção de dados precisos a respeito dos deslocamentos da população no seu dia a dia e de técnicas e métodos que ajudam a identificar a origem e o destino das suas viagens. Nesta pesquisa foi realizado um teste-piloto e um estudo de caso cujo objetivo é o de demonstrar a viabilidade operacional e as vantagens e desvantagens da utilização de um sistema de Identificação por Radiofrequência de Ultra Frequência (RFID UHF) como uma técnica de coleta dos dados a ser usada em estudos de padrão de viagem e comportamento dos passageiros de transporte público por ônibus. Para a compreensão do tema foi realizada uma revisão bibliográfica sobre conceitos, métodos e tipos de pesquisas utilizados na área de transporte e sobre a composição, funcionamento e restrições da tecnologia de RFID. Em seguida, realizou-se um estudo de caso em uma linha de ônibus de Curitiba, cujas fontes de informação foram uma pesquisa documental, uma entrevista a especialista e uma pesquisa de campo. Nesta última foram coletados, analisados e comparados dados obtidos a partir de quatro fontes: contagem por observação, pesquisa embarcada por abordagem, sistema de bilhetagem eletrônica e catraca. Nesta etapa foram reunidas também informações técnicas e comportamentais para utilização na etapa seguinte. Um sistema de RFID UHF foi então instalado em um ônibus da linha Intercampi da UFPR onde realizaram-se testes de leitura com o ônibus parado e em movimento. A partir dos resultados gerados pelo teste foi possível identificar a origem e o destino de 61% das viagens realizadas pelos usuários que participaram da pesquisa. Concluiu-se que, apesar da necessidade de ajustes e melhorias, a coleta de dados por meio de um sistema RFID UHF possui vantagens sobre as demais técnicas tradicionais, tais como uma maior amostra, precisão e facilidade do tratamento dos dados e possibilidade de acompanhamento do fluxo de passageiros em tempo real. Palavras-chave: RFID. Pesquisa origem-destino. Planejamento de sistemas de transporte. / Abstract: Urban transport systems have great impact on the development of cities and the quality of life of its inhabitants. An efficient operational planning brings social and economic benefits for its users. Such improvements can be achieved by obtaining accurate data about the population shifts in their day-to-day and by techniques and methods that help to identify the origin and destination of their trips. In this research we conducted a a pilot test and a case study whose goal was to demonstrate the operational viability and the advantages and disadvantages of using a Radio Frequency Identification System of Ultra Frequency (UHF RFID) as a data collection technique to be used in trips patterns and behavior studies of public transport bus passengers.. For the understanding of the topic was conducted a literature review about concepts, methods and types of research used in the transport area and about the composition, functioning and restrictions of RFID technology. Then, a case study was conducted on a bus line of Curitiba, whose sources of information were a documentary research, an interview to an expert and a field research. In this last one, it were collected, analyzed and compared data from four sources: manual passenger counts using traffic checkers, on-board survey, electronic ticketing system and electronic registering fareboxes. In this step, it was assembled some technical and behavioral information to be used in the next step. A UHF RFID system was then installed in a bus that operated an Intercampi bus route from UFPR where some reading tests were conducted with the bus stopped and moving. From the results generated by this test, it was possible to identify the origin and the destination of 61% of trips made by users who participated in the survey. We conclude that, despite the need for adjustments and improvements, the data collection with the use of UHF RFID system has advantages over other traditional techniques, such as a larger sample, accuracy and ease of data processing and the possibility of monitoring passenger flow in real time. Keywords: RFID. Search Origin-Destination Survey. Transportation Systems Planning.

Orientador: Profª Drª Ana Sofia Clímaco Monteiro D'Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 31/07/2015 / Inclui referências : f. 130-136 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: Compostos intermetálicos são intrinsecamente designados para aplicações em temperaturas elevadas devido à sua estrutura ordenada de longo alcance, o que torna estas ligas interessantes para proteger componentes que trabalham nestas condições. A elevada resistência mecânica de revestimentos de aluminetos de Nióbio é relatada na literatura. No entanto, estas ligas são susceptíveis a uma severa degradação sob temperaturas que variam de 800 a 1000oC. A adição de Si pode melhorar o comportamento de oxidação dos revestimentos Nb-Al devido à formação de camadas de óxido protetoras. Para utilização de revestimentos Nb-Al-Si é importante compreender a influência de Si sobre a síntese e resistência à oxidação dessas ligas. Desta forma, neste trabalho foram avaliados mini tarugos processados por Plasma com Arco Transferido (PTA) em molde de Cu resfriado e revestimentos NbAl e NbAlSi depositados por PTA em aço inoxidável SAE 304, com as mesmas composições (Nb40wt%Al, Nb40wt%Al + 15wt%Si e Nb40wt%Al + 30wt%Si). Os testes de oxidação isotérmica dos tarugos revelaram uma dependência da temperatura e composição química, sendo que 800ºC parece ser uma temperatura crítica na qual as adições de Si aceleraram a degradação. A adição de Si à mistura de pós de Nb40%wtAl impede que a síntese se complete durante a deposição, e a exposição a temperatura permite a continuidade das reações. Os resultados da Análise Térmica Diferencial (DSC) e Termogravimétrica (TGA) mostram um comportamento mais estável para os tarugos processados sem Si, em concordância com os resultados de oxidação isotérmicos. A menor estabilidade dos tarugos processados com Si contraria ao que era esperado pela adição de Si ao sistema NbAl. Entretanto, as reações que completam a síntese dos compostos e o oxigênio aprisionado nos tarugos advindo dos próprios pós contribuem para estas diferenças. A exposição em temperatura dos revestimentos mostra que a síntese das misturas de pós, com e sem Si, se completou durante a deposição e subsequente solidificação dos revestimentos. O comportamento a oxidação medido por TGA mostra uma maior resistência do revestimento processado com a mistura Nb40wt%Al + 30wt%Si. Palavras-chave: PTA, revestimentos NbAlSi, ligas NbAlSi, intermetálicos, NbAl / Abstract: High strength intermetallics are intrinsically designed for high temperature applications due to their order structure, making these alloys very attractive to protect components that operate at high temperature. The high mechanical resistance of Nb aluminides coatings is reported in the literature. However, these alloys are susceptible to a severe degradation under temperatures ranging from 800 to 1000oC. The addition of Si can improve the oxidation behavior of the Nb-Al coatings due to formation of protective oxide layers. To successfully use Nb-Al hardfacing coatings and subsequently assess the influence of dilution, it is important to understand the influence of Si on the oxidation resistance of alloys. For that purpose this work evaluated both NbAl and NbAlSi mini billets processed by PTA (Plasma Transferred Arc) on a cooled Cu mold and coatings deposited by PTA in stainless steel SAE 304 with the same compositions of the mini billets (Nb40wt%Al, Nb40wt%Al + 15wt%Si e Nb40wt%Al + 30wt%Si). Isothermal oxidation tests of billets revealed a dependency of temperature and chemical composition, 800ºC appears to be a critical temperature at which the Si additions accelerated the degradation. The addition of the Si in the powder mixture of Nb40% wtAl prevents complete synthesis during the deposition, and exposure to temperature allows the continuation of the reactions. DSC and TGA results show a more stable behavior for the billets processed without Si, in accordance with the results of isothermal oxidation. The minor stability of processed billets with Si is contrary to what was expected by the addition of Si in the NbAl system. However, the reactions that complete the synthesis of compounds and oxygen trapped in the billets from the post themselves contribute to these differences. The exposition in temperature shows that the synthesis of mixtures of powders, with and without Si, was completed during the deposition and subsequent solidification of coatings. The oxidation behavior measured by TGA shows a higher resistance of the coating with the mixture Nb40wt%Al +30wt%Si. Key-words: PTA, coatings NbAlSi, alloys NbAlSi, intermetalics and NbAl