Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Retido.pdf: 19733 bytes, checksum: 6aad255badc436a06364517de2344ab6 (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / Recently, intensive studies have been conducted with biomaterials aiming their application as synthetic grafts for reparation and maintenance of bones, teeth and cartilage tissues that have been damaged or lost due to trauma or disease. However, only limited groups of materials are biologically acceptable to the human body as substituents or repairing agents of soft and hard tissues. Bioactive glasses have been studied and used as synthetic grafts in clinical cases for about 30 years, and some of them can interact perfectly with body tissues. Nevertheless, their use is still restricted due to their fragility and the limitation of commercially available forms such as powder, granules or rigid scaffolds. Therefore, a research for a process to obtain fibers and meshes is promising, as this new format could expand the spectrum of clinical use of this biomaterial. Thus, this project intended to acquire highly bioactive glass fibers and, therefore, to develop meshes that can be applied both in medical and dental surgical procedures. For that purpose, new bioactive vitreous compositions were studied and developed with the following characteristics: fast interaction with body fluids to promote rapid regeneration process, this property was analyzed in vitro using SBF-K9 solution, and also reduced tendency to devitrify during its processing as fibers, as the crystallization hinders or even prevents one to obtain the fibers, and affect their mechanical strength. Using differential scanning calorimetry analysis (DSC) the compositions more suited to the downdrawing process were selected and from them it was possible to obtain continuous fibers with uniform diameter using the fiber drawing machine located at the Laboratório de Materiais Vítreos (LaMaV - UFSCar). / Intensivos estudos têm sido realizados nas últimas duas décadas buscando a aplicação de biomateriais como enxertos sintéticos visando à reparação e manutenção de ossos, dentes e cartilagens danificados ou perdidos devido a traumas ou processos patológicos. No entanto, somente classes restritas de materiais são biologicamente aceitos pelo corpo humano como substituintes e/ou agentes reparadores dos tecidos moles e duros. Os vidros bioativos vêm sendo estudados e utilizados como enxertos sintéticos nestes casos clínicos a cerca de 30 anos, e alguns deles conseguem uma excelente interação com tecidos corpóreos. Entretanto, sua utilização ainda é restrita devido à sua fragilidade e também à limitação de suas formas disponibilizadas comercialmente, como pó, granulado ou scaffolds rígidos. Portanto, a busca de um processo para a formação de fibras e mantas se apresenta bastante promissora, já que este novo formato poderia expandir o espectro de utilização clínica deste biomaterial. Assim, este projeto teve como objetivo obter fibras de vidros altamente bioativas e, por conseguinte, desenvolver mantas que poderão ser aplicadas tanto em procedimentos cirúrgicos médicos quanto odontológicos. Para tanto, foram estudadas e desenvolvidas novas composições vítreas bioativas que possuem as seguintes características: rápida interação com os fluidos corpóreos para promoção acelerada do processo de regeneração, sendo esta característica analisada in vitro com solução de SBF-K9, mínima tendência de cristalização durante seu processamento em fibras, já que isto dificulta e até pode impedir a obtenção das mesmas e interferir na resistência mecânica do produto final. Por meio de ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC) as composições mais adaptadas a esse processo foram selecionadas, e a partir destas foi possível obter fibras contínuas e de diâmetro controlado, visto que se utilizou o processo de downdrawing com a máquina de puxamento de fibras localizada no Laboratório de Materiais Vítreos (LaMaV - UFSCar).

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3781.pdf: 6243852 bytes, checksum: de980a103652d1661d6344b86c6efb74 (MD5) Previous issue date: 2011-05-09 / The erosion wear is a mechanism that results in the removal of material from the surface by erosive particles. In some applications, such as calciners used in the aluminum industry and risers of the petrochemical industry, the erosive wear is one of the most critical problems of the refractory lining. Since they are equipments used in the critical phases of these industries production process, needs of long maintenance stops can severely impact their productive process, resulting in significant financial losses. Aiming to maximize the periods in which maintenance calls are not required, refractory materials qualifications are periodically performed in order to help on selecting the highest performance materials. However, even though the service temperatures for these applications are usually high, nowadays the erosion tests are performed only at room temperature in these qualification processes. Additionally, it uses a correlation that assumes that a higher hot modulus of rupture will result in a higher erosive resistance, in the same temperature range. Thus, aiming to reproduce the operation conditions in a more realistic way, the main goal for the present work (which was conducted in partnership with Alcoa and Petrobras) was to enhance the operation of the hot erosion equipment previously developed by other members of GEMM/UFSCar (Materials Microstructure Engineering Group), by making adjustments on its initial design. This enhancement resulted in the development of a calibration methodology for the equipment and the elaboration of a standard procedure for hot erosion tests. And finally, refractory materials were characterized and the results indicated that, for the analyzed materials, the erosive behavior varies as function of the temperature and that there is not always a linear correlation between erosion resistance and the other properties analyzed. / O desgaste por erosão se trata de um mecanismo que resulta na remoção de material da superfície por partículas abrasivas. Em algumas aplicações, como em calcinadores usados na indústria do alumínio e em risers da indústria petroquímica, o desgaste erosivo é uma das solicitações mais críticas do revestimento refratário. Como se tratam de equipamentos usados em etapas fundamentais dos processos de produção dessas indústrias, eventuais necessidade de paradas prolongadas para manutenção podem comprometer os respectivos ciclos produtivos, resultando em significativas perdas financeiras. Visando maximizar o intervalo de tempo entre a necessidade de paradas, periodicamente são realizados processos de qualificação de materiais refratários com o intuito de auxiliar na escolha de materiais com maior desempenho. Entretanto, apesar de, para as aplicações em questão, as temperaturas de serviço serem elevadas, atualmente, nesses processos de qualificação, os ensaios de erosão são realizados somente à temperatura ambiente. Adicionalmente, é usada uma correlação suposta pelos pesquisadores na qual um maior módulo de ruptura a quente resulta em uma maior resistência a erosão na mesma faixa de temperatura. Assim, buscando reproduzir de forma mais realística as condições de operação, o presente trabalho, realizado em parceria com a Alcoa e a Petrobrás, teve como objetivo principal aperfeiçoar o funcionamento do erosímetro a quente previamente desenvolvido por outros membros do GEMM/UFSCar (Grupo de Engenharia e Microestrutura de Materiais), por meio de ajustes no seu projeto inicial. Esse aperfeiçoamento resultou no desenvolvimento de uma metodologia de calibração do equipamento e na elaboração de um procedimento padrão para ensaios de erosão a quente. A seguir, materiais refratários foram caracterizados e os resultados mostraram que, para os materiais analisados, o comportamento erosivo varia em função da temperatura e que nem sempre há uma correlação linear entre resistência a erosão e as outras propriedades analisadas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3787.pdf: 6482564 bytes, checksum: 22646bf792c17f5ba5c86bd4182c9b34 (MD5) Previous issue date: 2009-08-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / For some applications toughening of polyamide is important. This can be accomplished through the addition of an elastomeric phase to the polyamide matrix with the drawback of a reduction in the stiffness and strength of the material. Several studies lately have focused on the modification of polyamide matrix with the purpose of obtaining a balance between toughness and stiffness for these thermoplastics. In this work, to achieve a balance between stiffness and toughness, ternary nanocomposites based on blends of polyamide 6 (PA6) and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) were prepared by the melt blending processes using the organoclay Cloisite® 30B (OMMT) and the styrene-maleic anhydride copolymer (SMA) as compatibilizer. Four blending sequences were used to prepare the selected systems and their mechanical properties studied through the Young s modulus and notched Izod impact properties. The addition of organoclay increases the Young s modulus of all ternary nanocomposites when compared to the blend and the PA6 matrix. This fact was attributed to preferential location of the clay in the PA6 matrix phase. The micrographs obtained by transmission electronic microscopy (TEM) indicate that the nanoclay shows an exfoliated structure and reside in the PA6 matrix phase, as well as in the interface between the phases. PA6/ABS/OMMT ternary nanocomposites with different content of nanoclay (1, 3 and 5%) were studied and it was observed that the particles size of ABS dispersed phase decrease with the increase of the OMMT content in the blend. This fact indicates that nanoclay can play an important role to prevent the coalescence in the ABS domains during the melt state processes. PA6/ABS ternary blends compatibilized with SMA were prepared by melt state process and it was observed that the mechanical properties and the morphology were influenced by the blending sequence of the components. / A tenacificação da poliamida 6 é desejável para diversas aplicações e pode ser obtida através da adição de uma fase elastomérica à matriz, entretanto, isto leva a uma perda em suas características de rigidez e resistência a tração. Com o intuito de se obter um balanço entre as propriedades de rigidez e tenacidade, nanocompósitos baseados em blendas de poliamida 6 (PA6) e terpolímero acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) foram preparados pelo método de mistura no estado fundido utilizando a argila organofílica Cloisite® 30B (OMMT) como reforço e o copolímero estirenoanidrido maleico (SMA) como compatibilizante. Os sistemas foram preparados em uma extrusora de rosca dupla co-rotacional, utilizando quatro sequências de misturas e suas propriedades mecânicas foram analisadas através da determinação do módulo de elasticidade sob tração e resistência ao impacto Izod. A adição da argila organofílica aumentou o módulo de todos os nanocompósitos ternários em relação à blenda e à matriz PA6. Mas por outro lado, foi observada uma redução da resistência ao impacto desses nanocompósitos. Este aumento na rigidez foi atribuído à localização da argila no interior da fase matriz PA6. As micrografias obtidas por microscopia eletrônica de transmissão (MET) indicaram que a argila apresenta uma estrutura esfoliada em todos os sistemas e reside na fase matriz PA6, bem como na interface entre as duas fases. Sistemas ternários de PA6/ABS/OMMT com diferentes teores de argila (1, 3 e 5%) também foram estudados e foi observado que o tamanho das partículas da fase dispersa ABS diminui com o aumento da quantidade de OMMT na blenda. Isto indica que a argila pode desempenhar um importante efeito em prevenir a coalescência dos domínios de ABS durante a mistura do fundido, estabilizando a estrutura formada. Blendas ternárias de PA6/ABS compatibilizadas com o SMA foram preparadas e foi observado que as propriedades mecânicas e a morfologia são bastante influenciadas pela ordem de mistura dos componentes da blenda.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3894.pdf: 9147864 bytes, checksum: 182a99bf3343ae398ecf109ca7539d57 (MD5) Previous issue date: 2011-08-03 / The aim of this work was the study of the microstructure and the wear resistance of two stainless steels, the ferritic-AIF with 27% Cr and the superduplex-SDM modified with boron (3.5% wt.), processed by spray forming. The rapid solidification promoted by this process has resulted in the formation of a new structure with refined grains and metastable phases. The deposits, weighing about 3.5 kg, were characterized by combination of scanning electron microscopy (SEM), hardness, micro hardness and wear resistance according to ASTM G65-04. The deposits of AIF and SDM showed more refined microstructure and higher hardness in respect to materials produced by conventional casting. The wear resistance of the SDM was higher than the materials tabulated in ASTM G65-04, namely, AISI D2 tool steel and Stellite 1016, while the AIF presented an intermediary value between these two materials. The addition of boron to the SDM is associated with the formation of borides and led to an increase in the hardness and wear resistance of this spray formed material. / O presente trabalho investigou a microestrutura e a resistência ao desgaste de dois aços inoxidáveis, o ferrítico-AIF com 27% de Cr e o superduplex-SDM modificado com boro (3,5% p), conformados por spray. A solidificação rápida promovida por esse processo resulta na formação de uma nova estrutura com grãos refinados e fases metaestáveis. Os depósitos, pesando aproximadamente 3,5 kg, foram caracterizados pela combinação de microscopia eletrônica de varredura (MEV), dureza, microdureza e resistência ao desgaste, conforme a norma ASTM G65-04. Os depósitos de AIF e SDM apresentaram microestrutura mais refinada e maior dureza em relação aos materiais obtidos por fundição convencional. A resistência ao desgaste do SDM mostrou-se mais elevada a dos materiais tabelados na norma ASTM G65-04, ou seja, aço ferramenta AISI D2 e Stellite 1016, enquanto o AIF apresentou valor de desgaste intermediário entre esses dois materiais. A adição de boro no SDM é associada à formação de boretos e conduziu a um aumento na dureza e na resistência ao desgaste desse material conformado por spray.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3895.pdf: 18961078 bytes, checksum: ece5c9688278c7fda38ec149e15b7c31 (MD5) Previous issue date: 2011-08-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / Improvements on carbon containing refractories are synonymous of benefits for the entire steel industry. In the last years, two particular developments deserve to be highlighted: (i) the report of additives able to graphitize the carbon fixed by the thermoset polymers used as refractory binders and (ii) the induction, by combining antioxidants, of in situ growth special whiskers. Whereas the graphitization would reduce the disadvantages that thermosetting resins present when compared to other organic binders, the whiskers would be able to afford significant improvements concerning mechanical and chemical resistances. However, the fundamentals at which these innovations are based on left some unanswered questions. Therefore, the main purpose of this project was to reproduce and analyze these technologies in order to fill such gaps, by evaluating MgO-C model compositions via XRD, SEM and thermogravimetry. The attained results shown that both technologies appreciably modified the phases developed in these model compositions. However, regarding the graphitizing agents, such changes did not lead to benefits related to the carbon oxidation resistance, and the literature results concerning special whiskers were not fully reproduced. It was also observed that the model compositions approach presents some weak links and their use to forecast the refractory microstructure would not be recommended. Nevertheless, based on the experiments carried out, an enormous diversity of whiskers were attained which could also been formed in the refractories. This latter issue motivates further analysis in order to evaluate the consequences of such structures in the thermo-mechanical properties. Additionally, aiming to understand the carbon containing refractories and to identify other routes less explored to improve them, this project also reviews and critically analyses the literature in the area and in the correlated ones, such as those on carbon and polymers fields. / O aperfeiçoamento dos refratários contendo carbono é sinônimo de benefícios para toda a indústria do aço, sendo que nos últimos anos dois desenvolvimentos relativos a esses materiais chamam especial atenção: (i) a identificação de aditivos que grafitizam o carbono fixado pelos polímeros termofixos usados como ligantes do refratário e (ii) a indução do crescimento in situ de whiskers especiais pela combinação de aditivos antioxidantes. Enquanto a grafitização reduziria as desvantagens que os termofixos apresentam frente a outros ligantes orgânicos, os whiskers seriam capazes de proporcionar ganhos significativos de resistência mecânica e química. Entretanto, percebe-se que importantes dúvidas persistem nos fundamentos dessas inovações, no que o principal propósito deste projeto foi reproduzi-las e analisá-las para procurar preencher essas lacunas. Para tal, composições modelo do sistema MgO-C foram avaliadas por DRX, MEV e termogravimetria. Os resultados obtidos mostraram que essas duas tecnologias de fato podem alterar em extensão apreciável as fases formadas nas composições modelo. Porém, no caso dos agentes grafitizantes, essas alterações não chegaram a beneficiar a resistência à oxidação do carbono, enquanto os resultados da literatura com os indutores de whiskers não se reproduziram plenamente. Observou-se ainda que a metodologia das composições modelo possui importantes deficiências, e que usá-las para prever a microestrutura do refratário não seria recomendável. No entanto, por meio delas ainda pôde-se ter uma relevante amostra da grande diversidade de whiskers que podem se formar em meio ao refratário, o que indica a necessidade de estudos posteriores para analisar todas as conseqüências dessas estruturas para as propriedades termomecânicas. Já para melhor compreender os refratários contendo carbono e identificar outras rotas para desenvolvê-los que não tenham sido suficientemente exploradas, este projeto também realizou uma revisão e análise crítica da literatura voltada a esses materiais e da literatura proveniente de áreas correlatas, como a ciência do carbono e dos polímeros.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3930.pdf: 8409921 bytes, checksum: 68472cf829fbe42c3d27a50c856e75b7 (MD5) Previous issue date: 2011-09-16 / Universidade Federal de Sao Carlos / This project had as main objectives to obtain and to develop new and biodegradable composites from renewable sources using a thermoplastic starch (TPS) matrix reinforced with different amounts of natural fibers, acuri, carandá and gravatá. Initially, these fibers were extracted and characterized, which are still unknown to the scientific community their potential use in composites. The characterization were realized by themorgravimetric analysis (TGA), tensile test, chemical characterization by determination of their main constituents and infrared spectroscopy (FTIR), and morphological and structural analysis by xray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The fibers had thermal stabilities similar to each other with their initial temperature of thermal degradation in the range of 250 °C. The fibers show a brittle behavior when subjected to tensile tests, and it were determined elastic moludus and tensile strength in the range of 13 to 50 GPa and 180 to 580 MPa, respectively and, both thermal and mechanical stability are in according to those conventional natural fibers. It was possible to determine the crystallinity index of the fibers by XRD, and SEM images show the fibers surfaces. Four composites formulations were obtained and processed based on four different fibers content (5%, 10%, 15% and 20% w/w), and were evaluated as a function of fiber content water absorption properties, thermal and mechanical stability, and morphological and structural characterization by SEM and XRD. The thermal stability and morphology of TPS homogeneous matrix weren t influenced by the presence of natural fibers, besides the absence of new crystalline structures by XRD. The presence of fibers reduced material water absorption. Mechanical properties such as elastic modulus and tensile strength increased with fiber content, especially at levels above 10% w/w, and the viscosity of the molten also have increased with fiber content. Overall, it was possible to extract and to characterize new natural fibers and use them in a TPS matrix, obtaining new biodegradable composites by conventional processing methods. / Este trabalho de mestrado teve como objetivos principais obter e formular novos materiais compósitos biodegradáveis e de fontes renováveis a partir de uma matriz de amido de milho termoplástico (TPS), reforçada com diferentes teores de fibras vegetais de acuri, carandá e gravatá. Inicialmente foram extraídas e caracterizadas estas fibras vegetais, das quais ainda é desconhecido da comunidade científica seu potencial na utilização em compósitos poliméricos. Suas caracterizações de deram a partir de análises de termogravimetria (TG), ensaios mecânicos de tração, caracterização química pela determinação de seus principais constituintes e por espectroscopia de infravermelho (FT-IR), e análise estrutural e morfológica por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As fibras apresentaram estabilidades térmicas semelhantes entre si, tendo suas degradações térmicas iniciadas na faixa de 250 °C. As fibras se comportaram fr agilmente quando submetidas aos testes de tração, e seus módulos elásticos e resistência à tração foram determinados nas faixas de 13 50 GPa e de 180 a 550 MPa, respectivamente e, tanto a estabilidade térmica como mecânica encontram-se em faixas dentro das encontradas pelas fibras naturais convencionais. Pelas análises de raios X foi possível determinar os índices de cristalinidade das fibras, e imagens de MEV mostraram as superfícies das fibras vegetais. Foram processadas 4 formulações dos compósitos à base de TPS com 4 teores de fibras diferentes (5%, 10%, 15% e 20% em massa), e foram avaliadas a absorção de água, estabilidade térmica e mecânica, bem como caracterização morfológica por MEV e estrutural por difração de raios X em função do teor de fibra. A estabilidade térmica e a morfologia homogênea da matriz de TPS não foram influenciadas pela presença das fibras vegetais, alem de não ter sido encontradas novas estruturas cristalinas no compósito a partir das análises de raios X. A presença das fibras auxiliou na diminuição de absorção de água dos materiais. E já as propriedades mecânicas, como módulo elástico e resistência à tração, sofreram um grande aumento com a presença de fibras, principalmente com teores acima de 10%, além da viscosidade do fundido ter aumentado também com o aumento do teor de fibras. De uma forma geral, foi possível extrair e caracterizar novas fibras vegetais e utilizá-las como reforço em uma matriz de TPS, obtendo-se novos materiais compósitos através de meios convencionais de processamentos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3983.pdf: 5009328 bytes, checksum: 7a82aca5db5680e5fb627a9b54588309 (MD5) Previous issue date: 2009-04-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / In 1991, it was developed a solid state welding process called Friction Stir Welding - FSW, intended to increase the number of applications for the aluminum and its alloys. As every welding process the presence of defects should be avoided to not compromise the quality of the welded joint. Some typical defects originating from FSW process are found in some joints depending of the welding parameters. Thus, this study has the purpose to evaluate the quality of welded joints in 3 mm thick 6013-T6 friction stir welded joints in function of the obtained defects, using different welding parameters. The characterization was based on metallography by OM and SEM of the welded joints in order to analyze the obtained defects. The mechanical properties were evaluated by tensile, microhardness and fatigue tests.Welds joints were intentionally produced to contain inner defects in the weld nugget like tunnel shaped along the joint and lack of root penetration of the welding tool. All welded conditions, the microhardness profiles show a big drop in hardness when crossing from the HAZ zone into the center of each weld, while the tensile and fatigue tests showed a strong defects influence in the mechanical properties. The lack of penetration weld defect had the worst results of mechanical properties compared to tunneling defects, and the sound weld joint exhibited the best results of mechanical properties for all conditions investigated. / Visando ampliar o número de aplicações para o alumínio e suas ligas, foi desenvolvido em 1991, um processo de soldagem no estado sólido denominado Friction Stir Welding. Como em todo processo de soldagem a presença de defeitos deve ser evitada, pois compromete a qualidade da junta soldada. Alguns defeitos típicos oriundos do processo FSW são encontrados em algumas juntas dependendo dos parâmetros de soldagem escolhidos. Assim sendo, este trabalho teve como principal objetivo estudar a influência de defeitos nas propriedades mecânicas de juntas soldadas pelo processo Friction Stir Welding da liga de alumínio 6013-T6, correlacionando as variações microestruturais obtidas com os diferentes parâmetros de soldagem adotados. Para tanto foram utilizados diferentes parâmetros de soldagem para a obtenção de juntas soldadas que apresentem defeitos distintos. A caracterização metalográfica se baseou em macrografias e micrografias via M.O. e MEV das juntas soldadas, de forma a analisar os defeitos obtidos. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração, microdureza e fadiga. Foram obtidas soldas com defeitos internos a lente de soldagem em forma de vazios ao longo do cordão e soldas com falta de penetração na região da raiz. Em todas as condições foi observada uma redução brusca nos valores de microdureza na região da junta soldada, enquanto os ensaios de tração e fadiga revelaram forte influência da presença de defeitos na junta. A solda que apresentava como defeito a falta de penetração na raiz apresentou resultados de propriedades mecânicas muito inferiores às condições que apresentaram vazios internos a lente de soldagem. A solda que não continha defeitos apresentou os melhores resultados de propriedades mecânicas em relação a todas as condições investigadas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4073.pdf: 15159322 bytes, checksum: 4e7a3cf836630abccb6456858f5086b7 (MD5) Previous issue date: 2011-06-22 / Financiadora de Estudos e Projetos / Multimaterial structures are currently a technologically attractive field of research. The growing use of polymer composites replacing metals in structures aiming for weight and emission reduction is part of the motivation of this study. The currently used techniques adhesive bonding and mechanical fastening are limited in certain aspects, opening a path for innovation in this area. Joining of polymers and metals via Injection Clinching Joining (ICJ) is an innovative technique based in injection molding, adhesive bonding and staking. This work studies this technology in its theoretical aspects and applies it to a preliminary study with commercial materials: 30% short glass fiber reinforced polyamide 6,6 (PA66/FG30%); and aluminum alloy AA2024-T351. A design of experiment of one factor at a time analyzed effects of the process parameters on macro- and microstructure, local and global mechanical properties, and thermal properties. It was possible to create joints in which the polymer completely filled cavities in the metallic hole, but the reproducibility was not good, for most joints had only partial filling of the cavities, factor which improves the mechanical performance of the joint. The lap shear testing of overlapped joints determined the global mechanical strength of the joint, which ranged from 20,90 MPa to 51,48 MPa (35,9% to 88,5% of the ultimate tensile strength of PA66/FG30%), and the best performances are attributed to a large contact volume of polymeric material with the chamfer on top of the stud, and effective cavity filling. Two types of fracture were observed, a ductile and gradual (rivet pull-out), and a fragile and catastrophic (net-tension). The thermal properties of the polymer after joining were not significantly changed compared to the base material. This scientific and technological research featured ICJ as a viable process for joining of multimaterial structures, achieving good mechanical performance without significantly changing the properties of the base materials. / Estruturas multimateriais são hoje um campo de estudo atrativo tecnologicamente. O crescente uso de compósitos poliméricos substituindo metais em estruturas para redução de peso e de emissão de gases faz parte da motivação deste trabalho. As técnicas usadas atualmente ligação adesiva e junção mecânica são limitadas em certos aspectos, abrindo caminho para inovação nesta área. A união entre polímeros e metais por rebitagem por injeção (adaptação de Injection Clinching Joining ICJ) é uma técnica inovadora baseada em moldagem por injeção, ligação adesiva e rebitagem. Este trabalho estuda esta técnica em seus aspectos teóricos e a aplica em um estudo preliminar com materiais comerciais: poliamida 6,6 reforçada com 30% de fibras curtas de vidro (PA66/FV30%); e liga de alumínio AA2024-T351. Um projeto de experimento de um fator por vez analisou efeitos dos parâmetros de processo sobre a macro- e microestrutura, propriedades mecânicas localizadas e globais, e propriedades térmicas. Foi possível criar juntas nas quais o polímero preencheu completamente cavidades no furo metálico, porém não houve boa reprodutibilidade, sendo que a maioria das juntas obteve preenchimento parcial das cavidades, fator que melhora consideravelmente a resistência mecânica da junta. Os ensaios de cisalhamento por tração de juntas sobrepostas determinaram a resistência mecânica global da junta, que variou de 21 MPa a 51 MPa (35,9% a 88,5% da resistência mecânica da PA66/FV30%), sendo que melhores desempenhos são fruto de um grande volume de contato com o chanfro no topo do pino, e de maiores preenchimentos de cavidades. Foram observados dois tipos de fratura, uma dúctil e gradual (arrancamento do pino), e outra frágil e catastrófica (nettension). As propriedades térmicas do polímero após a união não foram alteradas significantemente em relação ao material de base. Esta pesquisa científica e tecnológica caracterizou o ICJ como um processo viável para união de estruturas multimateriais, possuindo boa resistência mecânica e sem alterar significantemente as propriedades dos materiais de base.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4090.pdf: 6167485 bytes, checksum: 33ee7a58557dddae36bb9e55e7be689e (MD5) Previous issue date: 2011-10-24 / Universidade Federal de Sao Carlos / Mg alloys have attracted attention as potential implant material because of their good mechanical properties, biocompatibility and biodegradation properties. However corrosion of these alloys causes intense release of hydrogen gas which is not desirable for biomedical applications. Zberg et. al. reported a significant reduction in hydrogen evolution in Mg-Zn-Ca glassy alloys due the increase of Zn without the formation of undesirable intermetallic phases. These glassy alloys showed great potential for deployment in a new generation of biodegradable implants. In this context the evaluation of the glass forming ability (GFA) of Mg-Zn-Ca alloys, in the Mg-rich composition corner is relevant. In the present work we studied Mg-rich compositions in the Mg-Zn-Ca system based on the topological instability criterion (min) combined with the average electronegativity difference (e) among the elements in the alloy. Bulk samples were produced by rapid cooling in a copper mold and ribbons were produced by melt-spinning technique. The microstructure, amorphous nature, thermal properties and chemical composition of samples were investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC) and electron dispersive spectroscopy (EDS). Best results were observed in alloys with Ca content limited to 6 at%. Furthermore, the samples ewre subjected to oxidation and high change in composition. / As ligas a base de magnésio têm recebido atenção especial para aplicação em materiais biomédicos, isso se deve as suas propriedades, como: resistência mecânica adequada, biocompatibilidade e biocorrosão. No entanto, a corrosão dessas ligas é acompanhada de uma intensa liberação de hidrogênio que é indesejável para a classe de matérias biomédicos. Zberg et al. mostraram uma significante diminuição da liberação de hidrogênio em ligas vítreas de Mg-Zn- Ca devido ao aumento no teor de zinco sem a formação de fases intermetálicas indesejáveis. Essas ligas mostraram um grande potencial de serem aplicadas em implantes biocorrosivos. Nesse contexto, o estudo da tendência de formação de fase amorfa (TFA) em ligas do sistema Mg-Zn-Ca ricas em magnésio torna-se interessante. Esse mestrado focou-se no estudo da TFA, utilizando uma combinação de dois critérios: da mínima instabilidade topológica (min) e da diferença de eletronegatividade média (e). Amostras em formato de cunha foram fabricadas por resfriamento rápido em molde de cobre e fitas foram elaboradas pela técnica de melt-spinning. A microestrutura, natureza amorfa, propriedades térmicas e composição química foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Os melhores resultados, quanto a amorfização, foram das ligas com teor de cálcio de até 6%at., além disso, as amostras elaboradas experimentaram elevada oxidação e mudança de composição.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4097.pdf: 3472650 bytes, checksum: dd1c4172f8e886f52e4082cca307ccde (MD5) Previous issue date: 2011-09-16 / Financiadora de Estudos e Projetos / Fuel cells are the most promising technology for producing clean energy. In particular, the Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) stands out among the various types due to high efficiency at high temperatures (800 ~ 1000°C) resulting in high cost for power generation. The operating temperature decreasing allows the use of non expensive materials and increases cell life time. One of the challenges for reducing the operating temperature is to increase the electrical conductivity of electrolytes. In this context, the ceria-based electrolytes are an alternative due to its high ionic conductivity at intermediate temperatures (500 ~ 650 °C). In this work, commercial powder of 10 mol% Gd2O3 doped Ceria was co-dopped with X% Sm2O3 (0 <X <2.0), using mechanical mixture. Sintering was carried out by conventional method at temperatures of 1400, 1450 and 1500 ° C with 2, 10 and 20 hours of soak time. Relative density above 93% was obtained for all sintering conditions. The grain growth was favored by codopping, specially for samples sintered at 1500 °C - 10 and 20 h, and 1450 °C - 20 h, indicating that in these sintering conditions samarium addition favored the diffusion in the grain boundary region. The highest total electrical conductivity was obtained for 0.5 mol% Sm2O3 sample sintered at 1500 °C-2 h. The values of electrical conductivity for grain and grain boundary, both specific and apparent, didn t achieve the maximum value for the same co-dopped content and the same sintering condition. / As células a combustível estão dentre as tecnologias mais promissoras para a produção de energia limpa. Em especial a Célula a Combustível de Eletrólito de Óxido Sólido (CCEOS) se destaca entre os diversos tipos por apresentar alta eficiência, mas isso ocorre apenas em altas temperaturas (800~1000°C), o que gera um custo elevado para a geração de energia. A redução da temperatura de operação permite a utilização de materiais mais baratos e com maior ciclo de vida. Um dos desafios para a redução da temperatura de operação é aumentar a condutividade elétrica dos eletrólitos para valores da ordem de 10-2 S.cm-1. Nesse contexto, os eletrólitos a base de céria são uma alternativa por apresentarem altos valores de condutividade iônica em temperaturas intermediárias (500~650°C). Nesse trabalho foram preparados pós de CeO2 10% mol Gd2O3 codopados com X % mol Sm2O3 com 0<X<2,0, utilizando o método de mistura de óxidos a partir de Céria-Gadolínia comercial. A sinterização foi realizada pelo método convencional nas temperaturas de 1400, 1450 e 1500 °C nos patamares de 2, 10 e 20 horas e as amostras apresentaram em todos os casos densidade relativa superior a 93%. O crescimento do tamanho de grão foi favorecido pela codopagem nos corpos sinterizados a 1500°C por 10 e 20 horas e 1450°C por 20 horas, o que indica que nessas condições de sinterização a adição de samário favoreceu a difusão de espécies na região de contorno de grão. O maior valor de condutividade elétrica total foi obtido para a amostra com o teor de 0,5% em mol de samária, sinterizada a 1500°C por duas horas, contudo os resultados de condutividade elétrica de grão, condutividade específica de contorno de grão e condutividade aparente de contorno de grão mostraram-se conflitantes quanto ao melhor teor de codopante e às melhores condições de sinterização, indicando que os mecanismos responsáveis pelo aumento de condutividade elétrica são distintos em grão e contorno de grão.