O concreto é um compósito obtido a partir da combinação de agregados graúdos e miúdos, cimento e água, sendo um dos materiais mais baratos e facilmente produzidos do mundo. O custo e a qualidade dos concretos estão normalmente associados à proporção de seus constituintes (formulação cerâmica), bem como à redução do consumo de água. A determinação e otimização da formulação dos concretos é feita através da aplicação de modelos matemáticos de empacotamento e dosagem de concreto, como os métodos ABCP e IPT/USP, métodos práticos utilizados pela indústria civil, e Andreassen e Alfred, métodos teóricos amplamente utilizados na indústria cerâmica. Os agregados utilizados pelo concreto civil podem possuir origens diversas, e existe uma vertente de pesquisa para a substituição dos agregados convencionais por descartes e/ou materiais que causem impacto ao meio ambiente. O sienito extraído no Maciço Alcalino da Pedra Branca se apresenta como candidato a essa substituição. Sua aplicação atual é voltada para a produção de rochas ornamentais, e o rejeito vem sendo acumulado no meio ambiente, visto que seu aproveitamento durante a extração é baixo. Assim, esse trabalho teve como objetivo a investigação da adição de sienito como agregado na formulação de concretos e subsequente propriedades. Para isso, foram calculadas e otimizadas as formulações das massas de concretos de construção civil a partir da utilização dos modelos matemáticos acima citados, bem como avaliadas as propriedades do produto obtido antes, durante e após a pega. A formulação que obteve o melhor conjunto de características foi aquela utilizando o modelo de empacotamento de Andreassen. A essa formulação foi feita a adição de sienito no lugar do pó de brita, nas proporções de 25, 50, 75 e 100%. A fim de manter a distribuição granulométrica original, foi desenvolvido um algoritmo para compensação das diferentes distribuições de tamanho de partícula, obtendo excelentes resultados nas propriedades avaliadas no estado fresco e endurecido. A correção granulométrica garantiu a manutenção das propriedades originais do concreto não apenas em substituições com sienito, mas também com outros agregados, tais como scrap (descarte) de louça sanitária e polímero termofixo. Embora todas as formulações testadas garantiram valores de resistência à compressão acima de 35 MPa, que era o valor esperado de resistência mecânica após 28 dias, a formulação que obteve o melhor conjunto de certificados foi com substituição de 25% de pó de brita por sienito. / Civil concrete is a composite obtained from the combination of coarse and fine aggregates, cement and water, and it is one of the cheapest and most easily produced materials in the world. Concrete’s cost and quality are normally associated to the proportion of its constituents (ceramic formulation), as well as the reduction of water consumption. The determination and optimization of concrete formulations is made through the application of mathematical models of packing and concrete dosage, like the methods ABCP and IPT/USP, which are practical methods used by civil industry, and Andreassen and Alfred, which are theoretical methods used by the ceramic industry. The aggregates used in civil concrete may have diverse origins, and there is a strand of research for the substitution of conventional aggregates by materials which cause impact to the environment. The syenite extracted at Maciço Alcalino da Pedra Branca is one of the materials that can be used for this substitution. Its current application is directed to ornamental rocks, and the reject is currently being accumulated in the environment, since the exploitation is low during extraction. Thus, this paper aims to investigate the addition of syenite as an aggregate in the formulation of concretes and its properties. In order to do so, the formulations of civil concrete were calculated and optimized using the mathematical models above mentioned, the properties of the product before, during and after final set-time were also evaluated. The formulation which obtained the best results was the one using Andreassen’s method. To this formulation were made the additions of syenite in the place of the fine aggregate, in the proportions of 25, 50, 75 and 100%. In order to maintain the original granulometric distribution, an algorithm was developed to compensate the different particle size distributions, reaching excellent results in the properties evaluated in fresh and hardened concrete. The grain size correction guaranteed the maintenance of the original properties of the concrete not only in substitutions using syenite, but also with other aggregates, such as scrap (sanitary ware disposal) and thermoset polymer. Even though all formulations guaranteed values of mechanical resistance above 35 MPa, which was the value established as mechanical resistance after 28 days, the formulation with 25% substitution presented the best results.

A mastite bovina ocasiona grave impacto no setor leiteiro, causando sérios prejuízos, tanto pelo comprometimento funcional da glândula mamária, como na redução da produção de leite. Além disso, causa sérios riscos à saúde pública, uma vez que as principais espécies de patógenos bacterianos causadores de mastite são produtoras de toxinas. Neste contexto, a nanotecnologia é uma alternativa bastante interessante para contornar as limitações dos tratamentos convencionais de mastite, através da criação de dispositivos nanoestruturados que sejam capazes de direcionar o antimicrobiano para a superfície do epitélio glandular e para o interior do tecido afetado, de forma a potencializar o efeito do antibiótico sob as bactérias. O uso da quitosana e do Ácido Polilático (PLA) para este tipo de aplicação se deve às suas inúmeras propriedades, em especial a biocompatibilidade e a biodegradabilidade. Desta forma, este trabalho teve como objetivo a obtenção e caracterização de diferentes formulações de nanopartículas de quitosana/PLA para liberação controlada de gentamicina (GEN), através da metodologia de emulsificação - evaporação de solvente. As nanopartículas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada a um Detector de Energia Dispersiva (EDS), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Distribuição do Tamanho de Partículas (DLS) e Carga Superficial (Potencial Zeta). Ainda, foram avaliadas a eficiência de encapsulamento da gentamicina, a liberação de gentamicina in vitro pelo método de diálise e a atividade antimicrobiana através do teste de Difusão em Disco e da determinação da Concentração Mínima de Inibição (CMI) pelo método de microdiluição sucessiva, utilizando Staphylococcus aureus. As análises de DLS mostraram um tamanho médio de nanopartículas entre 150 e 400 nm, variando com a composição da formulação. As análises de MEV mostraram partículas esféricas de tamanho correspondente às medidas de DLS, por essa análise também foi possível observar a formação de aglomerados em determinadas condições de síntese. Pelas análises de FTIR, através das bandas características e do alargamento e/ou aumento da intensificação das bandas, foi possível confirmar a interação entre os componentes da formulação, sugerindo a formação de uma nanopartícula do tipo “core-shell”, onde o PLA estaria no núcleo e a quitosana na casca. Ainda, o estudo do potencial zeta em função do pH mostrou que as partículas possuem cargas de superfície positivas, provavelmente devido à presença de quitosana na casca, o que é atrativo para adesão celular. A eficiência de encapsulamento variou de 66 a 75%. A formulação 1:0,25 (w/w, PLA/quitosana) foi a que apresentou maior eficiência de encapsulamento, sugerindo que o PLA, apesar de hidrofóbico, influenciou na retenção da gentamicina (hidrofílica) na nanopartícula. A análise por EDS confirmou a presença de enxofre em todas as formulações contendo sulfato de gentamicina, o que também comprovou o encapsulamento do antibiótico. Os ensaios de liberação mostraram que a maior concentração de gentamicina foi liberada nas 6 primeiras horas de ensaio. Além disso, após 96 horas de ensaio, cerca de 90% da concentração inicial da gentamicina foi liberada. Por fim, o ensaio antimicrobiano realizado com as suspensões utilizadas o ensaio de liberação in vitro indicou a inibição do crescimento da Staphylococcus aureus, principal causadora da mastite bovina, bem como a CMI obtida para todas as amostras foi condizente com a literatura. / Bovine mastitis causes a serious impact on the dairy sector, causing serious damage, both due to the functional impairment of the mammary gland, with reduced milk production. In addition, it causes serious risks to public health, as the major species of bacterial pathogens that cause mastitis are produce toxin. In this context, nanotechnology is a very interesting alternative to overcome the limitations of conventional mastitis treatments, through the creation of nanostructured devices that are able to direct the antimicrobial to the surface of the glandular epithelium and into the affected tissue in order to potentiate the effect of the antibiotic under bacteria. The use of chitosan and Polylactic Acid (PLA) for this type of application is due to its numerous properties, especially biocompatibility and biodegradability. Thus this work was aimed at obtaining and characterization of nanoparticles for controlled release of gentamicin (GEN) through the emulsification - solvent evaporation. The nanoparticles were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled to a Dispersive Energy Detector (EDS), Infrared Spectroscopy with Fourier Transform (FTIR), Dynamic Light Scattering (DLS) and Zeta Potential measurements. In addition, the efficiency of encapsulation of gentamicin, the in vitro release of gentamicin using the dialysis method and the antimicrobial activity through the disc diffusion test and the determination of the Minimum Inhibition Concentration (MIC) by the successive microdilution method, using Staphylococcus aureus, were evaluated. DLS analyses showed an average nanoparticle size between 150 and 400 nm, varying with the composition of the formulation. The SEM analyzes correlated well with the DLS measurements, by this analysis it was also possible to observe the formation of agglomerates under certain conditions of synthesis. By FTIR analysis through the characteristic bands and the enlargement and/or increase of the bands intensification, confirmed the interaction between the components of the formulation, suggesting the formation of a core-shell nanoparticle, where the PLA would be in the nucleus and the chitosan in the shell. The study of zeta potential as a function of pH showed that the particles have positive surface charges, which is attractive for cell adhesion. The encapsulation efficiency varied from 66 to 75%, the 1:0.25 sample was the most successful in the encapsulation, suggesting that gentamicin, although hydrophilic, was also bound to PLA (hydrophobic). ESD analysis confirmed the presence of sulfur in all formulations containing gentamicin sulfate, which also confirmed the encapsulation of the antibiotic. The release assays showed that the highest concentration of gentamicin was released in the first 6 hours and that in the period from 24 to 96 hours that concentration remained in equilibrium. Finally, the antimicrobial assay is performed with the suspensions used in vitro release test showed the growth inhibition of Staphylococcus aureus main cause of bovine mastitis, and the MIC obtained for all samples was consistent with the literature. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Ligas de Ti-Si-B contendo a fase Ti6Si2B apresentam potencial para aplicações estruturais em altas temperaturas devidas suas propriedades físicas e químicas tais como baixos coeficientes de expansão térmica e resistência à oxidação. O presente trabalho de pesquisa tem objetivo de investigar o efeito da adição de cobalto ou zinco (variando-se a quantidade de cada elemento em 2%-at. e 6%-at.) na estabilidade do composto Ti6Si2B em ligas de (66,7-x)Ti-xCo-22,2Si-11,1B e (66,7-x)Ti-xZn-22,2Si-11,1B (%-at) produzidas por moagem de alta energia e subsequente sinterização a plasma. Os pós das ligas foram produzidos em um moinho de bolas planetário Fritsch P-5 usando vaso (225 mL) e esferas (10 mm de diâmetro) de WC-6Co, com velocidade de 300 rpm e relação de massas esferas-pós de 10:1. As amostras foram coletadas após diferentes tempos de moagem: 20, 60, 180, 300 min. Dessa forma, pastilhas cilíndricas com 10 mm de diâmetro foram consolidadas por sinterização a plasma (1100oC, 12 min, 20 MPa), sob atmosfera controlada. Amostras dos pós-moídos e das amostras sinterizadas de Ti-Co-Si-B e Ti-Zn-Si-B foram caracterizadas com o auxílio de técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). O aumento do tempo de moagem contribuiu para a homogeneização química e microestrutural das misturas de pós de Ti-xCo-22Si-11B e Ti-xZn-22Si-11B (x = 2 e 6 %-at.), o que foi acompanhado da formação de soluções sólidas de titânio supersaturadas. A quantidade de Ti6Si2B foi reduzida nas microestruturas das ligas Ti-Co-Si-B e Ti-Zn-Si-B sinterizadas a plasma com o aumento da quantidade do cobalto e do zinco na composição nominal dessas ligas, o que limita a utilização desses elementos para o desenvolvimento de ligas Ti-Si-B multicomponentes para aplicações estruturais. Além das fases TiB e Ti5Si3, outras fases desconhecidas e ricas em cobalto e zinco foram também encontradas nas microestruturas das ligas Ti-Co-Si-B e Ti-Zn-Si-B sinterizadas, respectivamente. Apesar dos parâmetros adotados para a sinterização a plasma, 1100oC/12 min/20MPa, foram produzidas ligas densas de Ti-xCo-22Si-11B e Ti-xZn-22Si-11B (x = 2 e 6 %-at.). Nessa etapa, os tempos prolongados de moagem contribuíram para facilitar a ocorrência dos mecanismos de difusão atômica necessários para a obtenção de microestruturas de equilíbrio. / Ti-Si-B alloys containing Ti6Si2B present potential for high-temperature structural applications due to their physical and chemical properties such as low thermal expansion coefficients and good oxidation resistance. The present work aims to investigate on effect of cobalt or zinc addition (varying its amount in 2 at.-% and 6 at.-%) on the stability of the Ti6Si2B compound in (66,7-x)Ti-xCo-22,2Si-11,1B and (66,7-x)Ti-xZn-22,2Si-11,1B alloys (at.-%) produced by high-energy ball milling and subsequent spark plasma sintering (1100oC, 12 min, 20 MPa). Alloy powders were produced in a planetary Fritsch P-5 ball mill using WC-6Co vial (225 mL) and balls (10 mm de diameter), rotary speed of 300 rpm and a ball-to-powder weight ratio of 10:1. Samples were collected after different milling times: 20, 60, 180, 300 min. Cylinder bodies with 10 mm diameter were consolidated by spark plasma sintering under controlled atmosphere. As-milled powders and sintered samples of Ti-Co-Si-B and Ti-Zn-Si-B were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and dispersive energy spectrometry (EDS) techniques. The increased milling time has contributed to enhance the chemical and microstructural homogeneities of the Ti-xCo-22Si-11B and Ti-xZn-22Si-11B (x = 2 and 6 at.-%) powder mixtures, which it was accomplished by formation of supersaturated Ti solid solutions. A amount of Ti6Si2B was reduced in microstructures of the sintered Ti-Co-Si-B and Ti-Zn-Si-B alloys increasing the cobalt or zinc amounts in nominal composition of these alloys, limiting these elements in multicomponent alloys based on Ti+Ti6Si2B system for development structural materials. Belong the TiB and Ti5Si3 phases other cobalt-rich or zinc-rich unknown phases were also found in microstructures of the spark plasma sintered Ti-Co-Si-B and Ti-Zn-Si-B alloys, respectively. Despite the adopted parameters, 1100oC/12 min/20MPa, the spark plasma sintering produced the dense Ti-xCo-22Si-11B and Ti-xZn-22Si-11B (x = 2 and 6 at.-%) alloys. In this step, the longer milling times have contributed for occurrence of atomic diffusion mechanisms needed to obtain the equilibrium microstructure.

Diante de aspectos climáticos relacionados com o aquecimento global, o uso de substâncias para captura de CO2 e de geração de hidrogênio pode contribuir para reduzir a emissão de poluentes e a geração de energia alternativa e limpa. Nesse sentido, o uso de materiais passíveis de serem reduzidos e, em etapa subsequente, serem oxidados, oferecem uma oportunidade para uso em sistemas de geração de energia em reatores do tipo “chemical looping combustion-CLC (geração de CO2 e água)” e “chemical looping reforming-CLR (geração de CO e H2)”. Normalmente, o uso de nanopartículas cerâmicas é requerido para garantir elevada área superficial, as quais são preparadas por técnicas convencionais que envolvem etapas de solubilização e precipitação. A moagem de alta energia tem sido utilizada para a preparação de diferentes materiais cerâmicos com valores superiores de tenacidade à fratura. Dessa forma, o presente trabalho objetivou a avaliação de propriedades físico-químicas de cerâmicas de Al2O3+Ta2O5 (relação molar de 50:50 e 95:5) preparadas por moagem de alta energia e subsequente sinterização. O processo de moagem foi realizado em um moinho de bolas planetário Fritsch P-5 usando vasos (225 mL) e esferas (10 mm de diâmetro) de nitreto de silício, velocidade de 300 rpm e uma relação de massas esferas pós de 10:1. Para verificar o efeito do processo de moagem nas possíveis transformações de fases, misturas de pós Al2O3+Ta2O5 foram processadas por diferentes tempos: 0, 120, 300 e 600 minutos. Na sequência, os pós-moídos foram compactados em forma de pastilhas cilíndricas mediante carregamento uniaxial (187 MPa), as quais foram aquecidas (900-1200°C) ao ar durante 4 horas. Amostras dos pós-moídos e das amostras sinterizadas foram caracterizadas com o auxílio de técnicas de difração de raios X, análise BET, picnometria a He e análises térmicas (DSC/TG). Para avaliar a seletividade de reações e o potencial de uso em sistema CLC ou CLR, as cerâmicas preparadas foram colocadas em reatores para avaliação das suas características de redução e de oxidação. Os resultados indicaram que o processamento de pós de Al2O3+Ta2O5 por moagem de alta energia e subsequente sinterização contribuiu para a formação do composto AlTaO4 e compósitos de Al2O3+AlTaO4 a partir de misturas de pós de composições 50%molAl2O3+50%molTa2O5 e 95%molAl2O3+5%molTa2O5, respectivamente. Contudo, foram obtidos pós com baixos valores de área superficial, as quais foram ainda mais reduzidas após a sinterização dos pós compactados. Os materiais analisados (amostras sinterizadas) não apresentaram tendência de oxidação e redução quando exposto em atmosferas redutora e oxidante, respectivamente, devida as baixas áreas superficiais e/ou estabilidade química do composto AlTaO4. / Due to the global warming effects on weather, the use of substances to capture CO2 and hydrogen generation technologies may contribute to the reduction and emission of pollutants and, consequently, renewal generation of clean and alternative energy. In this regard, the use of materials, which can be reduced and, in a subsequent stage, be oxidized, provide an opportunity to use it as power generation reactors of "chemical looping combustion-CLC (CO2 and water generation)" and "chemical looping reforming-CLR (generation of CO and H2). Typically the use of ceramic nanoparticles is required to ensure a high surface area. This ceramic is prepared by conventional techniques of solution and precipitation. The high energy milling has been used for the preparation of different ceramic materials with higher value of fracture toughness. Thus, the present work aims at evaluating physicochemical properties of ceramics of Al2O3 + Ta2O5 (molar ratio of 50:50 and 95:5) prepared by high energy milling and subsequent sintering. The milling process was conducted in Fritsch P-5 planetary ball mill using vessels (225 mL) and balls (10 mm diameter) of silicon nitride, speed at 300 rpm and a mass ratio 10:1. To verify the effect of milling on possible phase transformations, powders mixtures Al2O3 + Ta2O5 were processed at different times: 0, 120, 300 and 600 minutes. As a result, powders were compressed in form of cylinders by axial loading (187 MPa), which were heated in air at 900-1200°C during 4 hours. As-milled powder and sintered samples were characterized by using x-ray diffraction techniques, BET analysis, Helium pycnometry and thermal analyses (DSC/TG). To evaluate selectivity of multiple reactions and the potential to use in CLC system or CLR, the prepared ceramics were rendered in reactors to evaluate their characteristics of reduction and oxidation. Results indicates that high-energy ball milling and subsequent sintering have contributed to form the AlTaO4 compound and Al2O3+AlTaO4 composite from the 50mol%Al2O3+50mol%Ta2O5 and 95mol%Al2O3+5mol%Ta2O5, respectively. However, the as-milled powder presents low surface area, which has even been more reduced after sintering the compacted samples. Evaluated materials (sintered samples) present no tendency of oxidation and reduction when exposed in reducing and oxidizing atmosphere, accordingly, due to their low surface areas and/or high chemical stability of AlTaO4. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

Ligas com o efeito de memória de forma (EMF) podem recuperar seu formato original após serem deformadas plasticamente, mediante um tratamento térmico específico. Essas característica e propriedades são muito interessantes de serem exploradas, pois possibilita a fabricação de junções e sistemas de acoplamento de tubulações sem solda. As ligas inoxidáveis Fe-Mn-Si-Cr-Ni que apresentam essa propriedade são candidatas em potencial para essa aplicação e tem atraído a atenção de pesquisadores por ser uma alternativa econômica e de fácil produção quando comparadas às ligas com memória de forma à base de cobre ou níquel-titânio. No presente trabalho, foi caracterizada a microestrutura, comportamento de transformações ocorridas em função da temperatura e microdureza de um aço inoxidável do sistema Fe-Mn-Si-Cr-Ni com efeito memória em duas condições diferentes de processo termomecânicos. A liga foi fundida, usando a rota de sucateamento para diminuir o valor do produto final e viabilizar a produção. A fusão gerou um lingote com alto nível de inclusões, porosidade e fases secundárias precipitadas. A liga foi estudada nas condições homogeneizada e laminada a quente. O tratamento térmico de homogeneização eliminou algumas fases secundárias e também aumentou o grão austenítico. As temperaturas das transformações de fases não tiveram variação significativa para as diferentes condições, mostrando que o mesmo é fortemente influenciado pela composição química. A liga estudada não apresentou boa resistência à corrosão por pite em meios contendo cloretos. / Alloys with shape memory effect can recover its original shape after being deformed plastically, by a specific heat treatment. It´s really worthwhile to explore this feature because it allows the fabrication of joints and pipe coupling joints without the use of welds. The alloys Fe-Mn-Si-Cr-Ni that have this property are potential candidates for this application and has attracted the attention of researchers to be an economical alternative and easy production compared to shape memory alloys with based copper or nickel-titanium. In the present study, were characterized the microstructure, microhardness and phase transformations as temperature´s function of a stainless steel Fe-Mn-Si-Cr-Ni system with memory effect in two different conditions of thermomechanical process by scrapping starting from more conventional routes to decrease value of the final product and enable production. The melting of the alloy ingot generated a high level of inclusions, porosity and precipitated secondary phases. The alloy were studied in homogenized and hot rolled conditions. The hot rolled condition presented the best results, with a refined microstructure. The homogenizing heat treatment removed some secondary phases and also increased the austenitic grain. The temperatures of phase transformations hadn´t significant variation in the diferents conditions studieds. The alloy didn´t show a good pitting corrosion resistance in chloride environments. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-03-16T13:00:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseComportamentoMecanico.pdf: 3370614 bytes, checksum: f1b777107334ba0763714cfa70848d4f (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-20T15:38:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseComportamentoMecanico.pdf: 3370614 bytes, checksum: f1b777107334ba0763714cfa70848d4f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-20T15:38:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseComportamentoMecanico.pdf: 3370614 bytes, checksum: f1b777107334ba0763714cfa70848d4f (MD5) Previous issue date: 2015-09-25 / As fibras de aço nos tubos de concreto têm proporcionado melhores níveis de comportamento mecânico. Na região norte, singularmente em Belém do Pará, não há estudos sobre a viabilidade técnica desse recurso tecnológico, embora haja uma considerável deficiência de infra-estrutura urbana. Deste modo tornam-se relevantes realizar estudos sobre a alternativa tecnológica. Esse estudo busca analisar o comportamento mecânico dos tubos de concreto com fibras de aço, visando à viabilidade técnica de substituição dos tubos de concreto com armadura convencional. Na metodologia da pesquisa utilizaram-se fibras de aço no estado soltas e coladas em pente do tipo DRAMIX® 3D 65/35 e do tipo DRAMIX® 3D 80/60. Para cada tipo de fibra foram adotados teores de 20 kg/m³ (0,25%), 30 kg/m³ (0,38%) e 40 kg/m³ (0,50%), em massa e fração volumétrica, respectivamente. A dimensão de todos os tubos de concreto foi de diâmetro de 600 mm, espessura de parede de 60 mm e comprimento útil de 1000 mm, e os corpos-de-prova cilíndricos de 100x200mm e prismáticos de 150x150x500mm e 150x150x550mm, que foram submetidos aos ensaios para avaliação de comportamento mecânico e durabilidade. Na produção do concreto com fibras houve a avaliação no estado fresco com abatimento de tronco de cone entre 0 e 10 mm. A dosagem do concreto com fibras foi a rotineiramente empregada pela empresa para o concreto sem fibras, e a dosagem das fibras ocorreu de acordo com a regra da mistura. Como resultados obtiveram que os tubos de concreto com fibras do tipo 80/60 soltas em todos os teores e coladas em pente nos teores de 0,38% e 0,50%, atingiram a mínima carga de ruptura e pós-fissuração estabelecidas pela NBR 8900 (ABNT, 2007), deste modo seriam tecnicamente viáveis quanto à substituição de tubos de concreto armado convencionalmente, dentro das condições e especificações desse estudo. / The steel fibers in the concrete pipes have provided better mechanical performance levels. In the northern region, uniquely in Belem, no studies on the technical feasibility of this technological resource, although there is considerable deficiency of urban infrastructure. Thus become relevant conduct studies on alternative technology. This study seeks to analyze the mechanical behavior of concrete pipes with steel fibers, aiming at the technical feasibility of replacing the concrete pipe with conventional armor. The research methodology we used steel fibers in loose state and glued comb DRAMIX® 3D type 65/35 and 80/60 DRAMIX® 3D type. For each fiber type were adopted contents of 20 kg / m³ (0.25%), 30 kg / m³ (0.38%) and 40 kg / m³ (0.50%) by weight and volume fraction, respectively. The size of all concrete pipes was 600 mm diameter, wall thickness of 60 mm and effective length 1000 mm, and the cylindrical bodies of the test piece of 100x200mm and prismatic of 150x150x500mm and 150x150x550mm, which were subjected to the tests for mechanical behavior evaluation and durability. In the production of concrete with the fibers was reviewed in the fresh state with frustoconical rebate between 0 and 10 mm. The dosage of concrete with fibers was routinely employed by the company for concrete without fibers, and the strength of the fibers takes place under the rule of the mixture. The results obtained that the concrete pipe with fiber type 80/60 loose at all levels and pasted comb the levels of 0.38% and 0.50%, reached the minimum breaking load and post-cracking set by the NBR 8900 (ABNT, 2007), thus would be technically feasible as the replacement of reinforced concrete pipes conventionally, under the conditions and specifications of this study.

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-10T18:48:04Z No. of bitstreams: 1 TeseVG.pdf: 12758396 bytes, checksum: 0cff4ed1d7ee114e48143bc5de57404f (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-10T18:48:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVG.pdf: 12758396 bytes, checksum: 0cff4ed1d7ee114e48143bc5de57404f (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-10T18:48:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVG.pdf: 12758396 bytes, checksum: 0cff4ed1d7ee114e48143bc5de57404f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T18:48:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseVG.pdf: 12758396 bytes, checksum: 0cff4ed1d7ee114e48143bc5de57404f (MD5) Previous issue date: 2016-09-19 / Não recebi financiamento / Circumferential field-welding joints of oil pipelines are susceptible to defects that may lead to failures when in operation. The type of product to be transported is an important factor in the evaluation of environment-induced cracking, especially of welded joints, where fatigue cracks may originate at points of high stress concentration. In Brazil, the construction of a long distance pipeline has been started in 2014, to transport sugarcane ethanol, which is currently widely mixed with motor fuels. In this work a circumferential joint of an API 5L X70 line pipe was evaluated by hardness, tensile and impact tests; the microstructure was observed by optical microscopy in the different regions of the welded joint and the fractured surfaces were analyzed by SEM. The material of the tube was classified according to API 5L specifications and the welded regions showed hardness distribution and microstructures in agreement with the literature. The fracture surface of the welding metal after tensile and impact tests indicated that the presence of welding discontinuities may affect strongly the fracture behavior, leading to embrittlement, especially under impact testing. The susceptibility of welded joints to stress corrosion cracking (SCC) in a simulated fuel-grade ethanol (SFGE) environment was evaluated by slow strain rate (SSR) and fatigue crack growth (FCG) tests. The tests were designed to promote crack propagation through the heat-affected zone (HAZ) or through the weld metal (WM) of a circumferential weld on an API X70 steel pipe. The SSR tests in SFGE showed reduction of elongation to failure and mixed fracture, with clear signs of SCC in both the regions of the weld. The FCG tests demonstrated that the time-dependence of corrosion fatigue interactions may involve alternating periods of increasing and decreasing crack growth rates throughout the test. Acceleration of crack propagation due to SCC predominated in the WM and deceleration predominated in the HAZ. / A construção de dutos utilizados no transporte de combustíveis e derivados de petróleo e gás envolve a soldagem em campo dos tubos que, quando em operação, serão submetidos a esforços mecânicos repetitivos e a meios agressivos, dependendo do produto transportado e das condições de instalação do sistema. Em 2014 iniciou-se no Brasil a construção de um duto de longa distância que fará o transporte de etanol, uma alternativa de fonte renovável de energia com alto potencial brasileiro de produção. O processo de soldagem em campo gera pontos de concentração de tensões e regiões mais susceptíveis a defeitos e à formação de trincas, cujo processo de propagação pode ser afetado pelo contato com o etanol. Neste trabalho uma junta de solda circunferencial de um duto de aço API 5L X70 foi avaliada por meio de ensaios de dureza, tração e impacto; a microestrutura foi observada por microscopia ótica nas distintas regiões da junta e as superfícies fraturadas foram analisadas ao MEV. O efeito da Corrosão sob Tensão (CST), na solda e na zona termicamente afetada (ZTA), foi avaliado em ambiente contendo etanol simulado (SFGE), por meio de ensaios em baixa taxa de deformação (BTD) e de propagação de trinca em fadiga. O material de base do tubo foi classificado dentro das especificações da norma API 5L e a região da solda apresentou distribuição de dureza e microestruturas compatíveis com as encontradas na literatura. A análise da fratura do metal de solda em ensaios de tração e de impacto indicou que as descontinuidades da solda, ainda que qualificada, interferem significativamente no mecanismo de fratura, tendendo à fragilização, especialmente no impacto. Ensaios de baixa taxa de deformação (BTD), com corpos de prova entalhados em contato com o etanol, indicaram perda de ductilidade e fratura mista com evidência de CST na solda e ZTA. Ensaios de propagação de trinca por fadiga em etanol mostraram efeitos da interação corrosão-fadiga dependentes do tempo que podem resultar em períodos de aceleração ou desaceleração no crescimento da trinca, com predominância da aceleração na região da solda e da desaceleração na ZTA.

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-22T18:30:41Z No. of bitstreams: 1 DissRWS.pdf: 6193084 bytes, checksum: 3bdd1b505e2e63b3865d89c32053e44b (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-22T18:30:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRWS.pdf: 6193084 bytes, checksum: 3bdd1b505e2e63b3865d89c32053e44b (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-22T18:30:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRWS.pdf: 6193084 bytes, checksum: 3bdd1b505e2e63b3865d89c32053e44b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-22T18:31:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRWS.pdf: 6193084 bytes, checksum: 3bdd1b505e2e63b3865d89c32053e44b (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Não recebi financiamento / The shape memory effect represents a physical property of materials with great potential applications in several sectors of Industry. In metallic materials, it’s a phenomenon associated to martensitic transformation and its reversion process in which the material, after being deformed over its elastic limit, can reestablish its original form through heat treatment. It’s really worthwhile to explore this feature because it allows the fabrication of joints and pipe coupling joints without the use of welds. The stainless Fe-Mn-Si-Cr-Ni alloys which this property are potentially eligible for this application and thus have attracted attention of researchers because they’re a cheap economical alternative and easy to be produced when compared to copper and Nickel-Titanium alloys with shape memory shape effect. However, these stainless alloys still feature discrete values of shape recovery and limited corrosion resistance. Besides that, the fabrication processes of this alloys reported in literature involve the production through induction vacuum furnaces that add great cost to the final product and imply few engineering applications. In this regard, the present work aimed to contribute to the study of Fe-Mn-Si-Cr-Ni alloys with shape memory effect and creating and characterizing an alloy obtained by fusion in inductions furnace without controlled atmosphere, assessing the different conditions of material processing when in terms of microstructure, mechanical properties, degree of shape recovery and corrosion resistance. The fusion of the alloy has generated an ingot with a high level of non-metallic inclusions and a certain amount of interdendritic porosity as well as the formation of secondary phases in the microstructure. The homogenization treatment has dropped some of the secondary phases, but the air cooling generated precipitation in grain boundaries. In the heat-treated condition, the alloy featured better results in terms of shape recovery and corrosion resistance. / O efeito de memória de forma representa uma propriedade física dos materiais com grande potencial para aplicações em diversos setores da indústria. Nos materiais metálicos, trata-se de um fenômeno associado à transformação martensítica e seu processo de reversão no qual o material, após ser deformado acima de seu regime elástico, consegue reestabelecer sua forma original mediante aquecimento. Essa característica é interessante de ser explorada, pois possibilita a fabricação de junções e sistemas de acoplamento de tubulações sem solda. As ligas inoxidáveis Fe-Mn-Si-Cr-Ni que apresentam essa propriedade são candidatas em potencial para essa aplicação e têm atraído a atenção de pesquisadores por ser uma alternativa econômica e de fácil produção quando comparadas as ligas com memória de forma à base de cobre ou níquel-titânio. No entanto, essas ligas inoxidáveis ainda apresentam valores discretos de recuperação de forma e resistência à corrosão limitada. Além disso, os processos de fabricação de ligas dessa natureza relatados na literatura envolvem a produção em fornos de indução a vácuo, o que agrega alto custo ao produto final e implica em poucas aplicações de engenharia. Nesse tocante, o presente trabalho visou contribuir para o estudo de ligas Fe-Mn-Si-Cr-Ni com memória de forma elaborando e caracterizando uma liga obtida por meio de fusão em forno de indução sem atmosfera controlada, avaliando-se as diferentes condições de processamento do material em termos de microestrutura, propriedades mecânicas, grau de recuperação de forma e resistência à corrosão. A fusão da liga gerou um lingote com alto nível de inclusões e certa quantidade de porosidades interdendríticas, além da formação de fases secundárias na microestrutura. O tratamento de homogeneização eliminou algumas das fases secundárias, mas o resfriamento ao ar gerou a precipitação em contornos de grão. Na condição trabalhada a quente, a liga apresentou os melhores resultados em termos de recuperação de forma e resistência à corrosão.

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T12:31:55Z No. of bitstreams: 1 DissRGMS.pdf: 20398919 bytes, checksum: 000d866830c28ab133d11dda08ba6563 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T12:32:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRGMS.pdf: 20398919 bytes, checksum: 000d866830c28ab133d11dda08ba6563 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T12:32:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRGMS.pdf: 20398919 bytes, checksum: 000d866830c28ab133d11dda08ba6563 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T12:32:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRGMS.pdf: 20398919 bytes, checksum: 000d866830c28ab133d11dda08ba6563 (MD5) Previous issue date: 2015-12-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The growing demand of the steel industry for cheaper and more efficient production processes creates a necessity for new refractory materials. These requirements are written in terms of more robust concretes, with a longer life cycle, and ease of installation and maintenance. New materials that fulfill these criteria are the Mgo-based refractory castable. However, during curing and drying stages these materials have a critical magnesia hydration reaction that can lead to damage and cracks. The resonance measurement of elastic modulus technique is one of the techniques used to study the effects of magnesia hydration on the castables. As an alternative to this technique is proposed a digital image correlation (DIC) method to monitor the cracks network evolution of refractory castables during the curing stage. Samples (CDPs) of freshly molded castables were subjected to a controlled environment to cure and to dry and images were captured of CDPs with a high resolution digital camera. The DIC is an optical full-field displacement measurement technique. This method is based on the registration of digital images recorded in the undeformed and deformed configurations to measure displacements. A Correli-Q4 based software were developed to detect the cracks and measures their surface crack density and its average crack opening in the sample. The study of some variables such as the paint technique used in the samples (required for application of the CID technique) and the positioning of samples within the thermal chamber were required to evaluate the robustness of the software. As a result of that effort it was possible to compare the CID technique with resonance measurement of elastic modulus. The conclusion is that both detect simultaneously the cracks network beginning. The results claim that the DIC technique is promising because it promotes possibility of measure and compare parameters relative to the crack network (surface crack density and average crack opening) for different compositions of castables, temperatures and relative humidity maintained during curing. The analysis of these cracks network paraviii meters was consistent with the theory in the literature demonstrating the potential of the proposed method. / A crescente busca da indústria siderúrgica por processos de produção mais eficientes cria uma demanda por novos materiais refratários. Isto significa, concretos mais robustos, com ciclo de vida maior e, de maior facilidade de instalação e manutenção. Entre os novos materiais que preenchem estes requisitos estão os concretos aluminosos contendo magnésia. Entretanto, o processamento destes materiais possui algumas etapas críticas devido à reação de hidratação da magnésia que pode causar trincas. Dentre as técnicas já utilizadas para quantificar esse processo, destaca-se o monitoramento do módulo elástico por meio da técnica de ressonância de barra. Este trabalho visa gerar uma nova alternativa de avaliação da fissuração de concretos refratários durante a etapa de cura do processamento desses materiais com o auxílio da técnica de correlação de imagens digitais (CID). Corpos de prova (CDPs) de concreto recém-moldados foram submetidos a um processo controlado de cura e secagem e, durante este, foram capturadas imagens de uma das faces dos CDPs com uma câmera digital de alta resolução. A partir das imagens, o programa Correli-Q4 é utilizado para calcular os campos de deslocamentos de uma região de interesse. Por meio destes campos, um método desenvolvido detecta as trincas formadas e mede o seu comprimento total e a sua abertura média. A partir do método desenvolvido foi possível comparar a técnica de CID com a de ressonância de barra e conclui-se que ambas detectam a formação da rede de fissuras sendo, portanto, complementares. A técnica de CID se mostrou promissora, visto que foi possível medir e comparar diversos parâmetros da rede de fissuras (densidade superficial e abertura média das trincas) para diversas composições de concretos, diferentes temperaturas e umidades relativas mantidas durante a cura. A análise desses parâmetros da rede de fissuras foi coerente com a literatura demonstrando o potencial do método.

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T17:56:30Z No. of bitstreams: 1 DissPSS.pdf: 2648669 bytes, checksum: ac3f76c4b2b9666e9decfa0e9745dece (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T17:56:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPSS.pdf: 2648669 bytes, checksum: ac3f76c4b2b9666e9decfa0e9745dece (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T17:56:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPSS.pdf: 2648669 bytes, checksum: ac3f76c4b2b9666e9decfa0e9745dece (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T17:56:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPSS.pdf: 2648669 bytes, checksum: ac3f76c4b2b9666e9decfa0e9745dece (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / With the increase in life expectancy, there has been a raise in the use of prostheses due to the need to replace parts of the human body. To avoid tissue rejection, metal alloys from implants should be biocompatible. The Ti-6Al-4V alloy is widely used in prostheses, however, aluminum presents tissue irritation and inflammation issues and vanadium oxide is unstable, with a high probability of being cytotoxic. Thus, the search for new alternatives has reached the Ti-β alloys, whose properties are more similar to those of the human bone and its structure can present stable or metastable phases according to the quantity of the alloying elements. Unfortunately, Ti prosthesis have a high price compared to the 316L and 316L stainless steel ones, as the later do not have the biocompatibility characteristics of Ti. It seems an interesting research topic about how to use a Ti alloy coating in stainless steel for biomedical application. To be able to deposit the metal alloy, magnetron sputtering is a good choice, since this technique is largely used to obtain thin films due to the quality of the formed films, their high deposition rate, low pressure work and less intense electron bombardment of the substrate. Consequently, it has been used in the manufacture of thin films of Ti and its alloys for biomedical applications. There is no notice of another research group working in this theme. In this project, the objective is to study the influence of the surface change on the deposition of the thin films and if there is difference in the composition when performing chemical cleaning before spraying. / Com o aumento da expectativa de vida, houve um aumento no uso de próteses devido à necessidade de substituir alguma parte do corpo humano. As ligas metálicas utilizadas em implantes devem ser biocompatíveis, para evitar a rejeição pelo corpo. Uma liga muito utilizada é a Ti-6Al-4V, entretanto o alumínio possui problemas de irritação e inflamação de tecidos e o óxido de vanádio é instável, com alta probabilidade de ser citotóxico. Assim, a procura de novas alternativas chegou-se as ligas de Ti-β, cujas propriedades são mais parecidas com as do osso humano e sua estrutura pode apresentar fases estáveis ou metaestáveis de acordo com a quantidade dos seus elementos de liga. Entretanto, próteses de Ti tem um preço alto em relação as de aço inoxidável 316 e 316L. Como estas não possuem as características de biocompatibilidade do Ti, é interessante utilizar um recobrimento de liga de Ti em aço para uso biomédico. Para a deposição da liga metálica, o processo de pulverização magneto-catódica é de grande interesse. Essa técnica consagrou-se na deposição de filmes finos devido a sua alta taxa de deposição, trabalho a baixas pressões, bombardeamento menos intenso de elétrons no substrato e qualidade do filme formado. Consequentemente, passou a ser utilizada na fabricação de filmes finos de Ti e suas ligas para aplicações biomédicas. O objetivo deste projeto é estudar a influência da alteração da superfície na deposição dos filmes finos, ou seja, se há diferença na composição ao se realizar limpeza química antes da pulverização. É importante notar que não se tem notícia de outro grupo de pesquisa trabalhando no mesmo tema.