Neste trabalho, as relações entre os componentes da madeira, cristalinidade da celulose, influência do teor de extrativos na degradação térmica da madeira, correlação entre a composição química e as propriedades físicas de quatro espécies de madeira foram investigadas através de análises químicas, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X e termogravimetria. A influência dos componentes da madeira e da cristalinidade da celulose na degradação térmica da madeira foi também investigada utilizando os métodos de Flynn-Wall-Ozawa e Criado. As espécies estudadas foram Pinus elliottii (PIE), Eucalyptus grandis (EUG), Mezilaurus itauba (ITA) e Dipteryx odorata (DIP). As análises químicas mostraram que as espécies DIP e ITA contêm uma quantidade maior de extrativos associadas a menores quantidades de holocelulose e lignina que as espécies PIE e EUG. A espectroscopia no infravermelho demonstrou que a maior quantidade de extrativos na espécie ITA pode estar associada a bandas mais intensas em 2920, 2850 e 1510 cm-1. Os resultados das análises termogravimétricas demonstraram que elevadas quantidades de extrativos associadas com baixa cristalinidade e menor tamanho de cristalito da celulose podem acelerar o processo de degradação e reduzir a estabilidade térmica da madeira. Por outro lado, os resultados indicaram que a cristalinidade da celulose inibe a degradação da madeira, uma vez que as regiões de celulose organizada retardam o processo de degradação porque as cadeias de celulose mais organizadas impedem a difusão o que aumenta a estabilidade térmica da madeira. O método de Criado mostrou que o mecanismo de degradação da madeira ocorre por processos de difusão quando a conversão é inferior a 40%. Quando a conversão ultrapassa 50% o processo de degradação da madeira é o resultado de uma nucleação aleatória com um núcleo de degradação em cada partícula. Os resultados obtidos indicam que a cristalinidade da celulose afeta a temperatura de degradação térmica e consequentemente a cinética de degradação da madeira. / In this work, the relationship between wood components, wood cellulose crystallinity, influence of extractives on wood thermal degradation, correlation between chemical composition, and physical properties of four wood species were investigated by chemical analysis, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, X-ray diffraction, and thermogravimetry. In addition, the influences of wood components and cellulose crystallinity on the wood kinetic degradation were also investigated by using Flynn-Wall-Ozawa and Criado methods. The species studied were Pinus elliottii (PIE), Eucalyptus grandis (EUG), Mezilaurus itauba (ITA) and Dipteryx odorata (DIP). The chemical analysis showed that DIP and ITA contain a higher quantity of extractives and lower quantities of holocellulose and lignin than PIE and EUG. FTIR spectroscopy demonstrated that higher extractives content in ITA might be associated with more intense bands at 2920, 2850 and 1510 cm-1. The thermogravimetric results demonstrated that higher extractives content associated with lower crystallinity and lower cellulose crystallite size can accelerate the degradation process and reduce wood thermal stability. On the other hand, the results indicated that cellulose crystallinity inhibits wood degradation, since organized cellulose regions slow the degradation process because the well-packed cellulose chains impede diffusion, which improves the wood’s thermal stability. The Criado method showed that the wood degradation mechanism occurs by diffusion processes when the conversion values are below 40%. When the conversion values are above 50% the degradation of wood is a result of random nucleation with one nucleus in each particle. The obtained results indicated that the cellulose crystallinity affects the thermal degradation temperature and consequently the degradation kinetics of wood.

Estágio realizado na HUF - Portuguesa e orientado pelo Eng.º Fernando Ramos / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

O presente trabalho tem como objetivo verificar a influência das inclusões metálicas de bismuto na tenacidade e no comportamento em fadiga de um aço SAE 1045. O bismuto foi adicionado em três corridas com teores de 0,04-0,06% e com a intenção de melhorar a usinabilidade do aço SAE 1045 amplamente aplicado na indústria de autopeças e metal-mecânica, com a finalidade de aumento de produtividade e redução nos custos finais de fabricação dos componentes usinados. A avaliação da tenacidade foi realizada na direção longitudinal e transversal ao sentido de laminação. A avaliação do comportamento em fadiga foi realizado na orientação L-R. As técnicas empregadas no desenvolvimento deste trabalho foram ensaios de tração e dureza, microscopia eletrônica, análise de imagens, fractografias em MEV, ensaio Charpy e levantamento das curvas da/dN versus ∆K. Os resultados dos ensaios indicaram um pequeno efeito do bismuto na tenacidade e fadiga do aço SAE 1045 na temperatura ambiente. Além disso, verifica-se um efeito sinérgico entre o bismuto e o enxofre. Logo, as indústrias de autopeças tem uma alternativa em termos de aço SAE 1045 com usinabilidade melhorada, onde a aplicação deste aço exige uma avaliação das condições e solicitações em que o componente irá trabalhar. / The aim of this work was to analyze the effects of the metallic inclusions of bismuth in SAE 1045 steel. The study focused on the toughness o f the steel and the role o f metallic inclusions in fatigue crack growth. Bismuth was added in the three heat in a range of 0,04-0,06% with the main goal being to improve the machinability o f SAE 1045 steel. This steel is utilized in many autoparts and therefore an increase in machinability o f this steel would help to reduce production costs. Toughness was measured and analyzed in transversal and longitudinal planes in relation to the rolling direction. Fatigue crack propagation studies were performed on L-R orientation. The methods applied were hardness, tensile and Charpy tests for mechanical evaluation. Scanning Eletronic Microscopic and Digital Image Analysis techniques were used for metallurgical evaluation. Fatigue crack growth behaviour was characterized by crack growth rate da/dN versus stress intensity range ∆K curves. The results of this study showed that bismuth inclusions did exert a little influence on the toughness and fatigue crack propagation of SAE 1045 steel at room temperatures. Therefore the Autoparts Industry has a good altemative for making parts with SAE 1045 with the best machinability. But the use o f this kind o f steel demands an analysis o f conditions and work stress that the parts will suffer.

As misturas densas, em geral, apresentaram melhores resultados com o acréscimo de borracha que as misturas semi-densas. A inclusão de borracha de pneus a pré-misturados a frio mostrou-se viável e exeqüível, consumindo grande quantidade de pneus resultando em benefícios ambientais.

Neste trabalho, estudou-se o efeito do N no comportamento de ruptura de arames durante o processo de trefilação de um aço equivalente ao ABNT 1013. Inicialmente, caracterizaram-se as propriedades mecânicas do mesmo após cada passe de trefilação, ou seja, da bitola inicial até o diâmetro final do produto. Após este estudo inicial, escolheu-se três aços com teores de nitrogênio de 96ppm, 122ppm e 166ppm para ensaios de tração à quente no intuito de verificar um possível envelhecimento, desempenho no ensaio de dobramento e também para avaliar a performance no processo produtivo, ou seja, a sua trefilabilidade. Estes aços foram ensaiados nas temperaturas ambiente, 50, 100 e 200°C. O resultado de trefilabilidade foi medido através do número de interrupções devido a quebra de arames dividido pela tonelada de material produzido. Os resultados obtidos no presente estudo nos apontam que, conforme aumenta o teor de N presente no aço, se tem um aumento nas propriedades mecânicas e também na susceptibilidade ao rompimento durante o teste de dobramento, além de um aumento no número de quebras por tonelada de material produzido, o que vai de acordo com a experiência operacional de perda na trefilabilidade. Já em relação ao envelhecimento, foi observado que as alterações nas propriedades mecânicas não foram significativas o bastante para caracterizá-lo, levando em conta as referidas temperaturas, aço estudado e as condições de ensaios propostas no trabalho.

As argamassas simples ou mistas de cimento Portland são largamente empregadas na construção civil, para assentamento de alvenarias e revestimentos de paredes e tetos. No Brasil, já algum tempo, procura-se evoluir em métodos experimentais de dosagem dessas argamassas, face à diversidade de agregados e plastificantes minerais nas várias regiões. Para as argamassas mistas, embora existam traços já consagrados com base na normalização estrangeira, estes, em tese, devem ser corrigidos em função das características do agregado ou do tipo de cal. Mas é principalmente para as argamassas simples, plastificadas com solos finos “in natura” ou beneficiados, de que o meio técnico se ressente de um método experimental para dosagem, dado que se torna impraticável a definição de composições padrão, se a granulometria do solo plastificante pode variar até dentro da própria jazida. No âmbito deste trabalho, a ênfase foi uma análise da repetibilidade de uma metodologia experimental para a definição da trabalhabilidade de argamassas plásticas, baseada no teor total de finos menor do que 0,075 mm, presente no traço de argamassa. Foram avaliados seis diferentes traços de argamassa simples de cimento Portland, plastificados com saibro in natura da região de Maceió/AL. O trabalho faz uma discussão sobre a trabalhabilidade dessas argamassas e quantifica algumas de suas propriedades através de ensaios de laboratório, no estado fresco e endurecido e em revestimentos executados sobre painéis de alvenaria, constando, por exemplo: retenção de água, teor de ar incorporado, resistência à compressão, resistência de aderência à tração e esclerometria. A partir dos experimentos, foi possível estabelecer correlações diretas entre o consumo de finos plastificantes e de água, em relação à fração de agregado maior do que 0,075 mm, sendo todos expressos em relação ao teor de cimento no traço. Pode-se, ainda, observar o comportamento dessas argamassas frente a algumas propriedades no estado fresco e endurecido. / Portland cement and lime mixtures are widely used in building constructions as mortars, plastering and renderings. For quite some time efforts have been made in Brazil to develop design mix procedures, due to the wide variety of aggregates and mineral plasticizing fillers in the various regions of the country. Although there are fixed proportions established by foreign standards for cement and lime mixtures, in theory these proportions should sometimes be corrected due to the wide characteristics of the aggregate or lime type. However, the technical community feels that it needs an experimental design mix procedure mainly for cement mortars plasticized with in natura for manufactured fillers because it is impossible to establish standard proportions when the filler granulometry can vary within the deposit itself. In this study, emphasis was placed on the analysis of an experimental procedure for defining the workability of mortars and plaster, based on a total material content of less than 0,075 mm of diameter in the mix proportioning. Six different mix proportions of cement mortars plasticized with in natura filler from Maceió (AL) were evaluated. The study also investigates the workability of these mortars through laboratory tests, measuring some of their properties in the fresh and hardened state and plasters applied to brick panels, properties such as: water retention, incorporated air, compression strength, tension strength and surface hardness. From the experiments it was possible to establish direct correlation’s between the consumption of mineral plasticizing filler and water in relation to an aggregate fraction with diameter of more than 0,075 mm with all them being divided by the amount of cement consumed in the mix. Even further, it was possible to analyze the behavior of these mortars in relation to some of the properties during the fresh and hardened state.

Devido às altas tensões envolvidas nos mecanismos de fadiga por contato, o uso de aços de alta dureza é uma exigência na fabricação de mancais de rolamento. Se a dureza de uma das partes em contato é baixa (sendo menor que 58 HRC), a ocorrência da descamação de camadas superficiais torna-se iminente no material menos duro. Estes defeitos superficiais podem, eventualmente, levar o componente a fraturar na direção radial se as tensões circunferenciais trativas forem relativamente elevadas. Os rolamentos que apresentam estes tipos de falhas são fabricados com o aço SAE 52100 temperado e revenido, com têmpera total. Recentemente tem sido sugerida a utilização do aço SAE 52100 processado por tratamento isotérmico para a obtenção de bainita inferior já que esta microestrutura apresenta boa tenacidade e resistência à fadiga associadas a uma alta dureza. Neste trabalho, foram realizados tratamentos térmicos utilizando o aço SAE 52100 a fim de obter microestruturas cujas matrizes fossem, predominantemente, martensita revenida ou bainita inferior. Para a condição martensítica, utilizou-se o tratamento térmico convencional de têmpera e revenido com três temperaturas de revenido para a obtenção de diferentes quantidades de austenita retida na matriz martensítica. Para a condição bainítica, utilizou-se o tratamento de austêmpera para a obtenção de bainita inferior com alto nível de dureza O comportamento mecânico do aço SAE 52100, tratado termicamente nas quatro condições, foi avaliado através de ensaio de tração e ensaio de impacto Charpy. O comportamento em fadiga, por sua vez, foi avaliado através de ensaios de propagação de trinca por fadiga realizados em corpos de prova tensão compacto. Para a determinação da influência da razão de carregamento (R=Kmin/Kmax) sobre o comportamento em fadiga este parâmetro foi variado entre 0,1 e 0,5. Foram realizadas análises fractográficas em todas as superfícies de fratura e de fadiga. Os resultados dos testes indicaram um melhor comportamento em fadiga para o aço SAE 52100 com microestrutura bainítica. No entanto para um R = 0,5, este material apresentou comportamento semelhante ao martensítico de mesmo nível de dureza na região limiar de fadiga. Observou-se o fenômeno de fechamento de trinca nos testes realizados com R de 0,1 e 0,3, sendo este efeito mais pronunciado para o menor valor de R.

A crescente preocupação ambiental despertou grande interesse na reutilização e reciclagem de materiais. Este fato impulsionou novas pesquisas relacionadas à porcelana de ossos, pois esta utiliza em sua composição aproximadamente 50% de matéria-prima renovável, os ossos bovinos. A ampla produção de rebanho de corte torna o Brasil um país com alta oferta de ossos bovinos. Atualmente, esta matéria-prima é utilizada em rações para animais e na produção de artefatos. No entanto, ela poderia ser utilizada de forma mais valorizada como, por exemplo, na fabricação da porcelana de ossos. Este fato foi um grande incentivo ao presente estudo. O comportamento reológico de formulações de porcelana de ossos, nas quais o fundente feldspato foi parcialmente substituído por um fundente alternativo (espodumênio, wollastonita ou vidro reciclado), foi estudado de forma criteriosa. Esses fundentes foram escolhidos como forma de otimizar a queima da referida porcelana. A escolha do vidro reciclado torna a porcelana de ossos ainda mais interessante sob o ponto de vista ambiental. Avaliou-se também o efeito da temperatura de calcinação sobre a reologia de uma suspensão contendo somente pó de ossos. O desenvolvimento da presente pesquisa foi realizado em duas etapas. Na primeira parte, foi realizada a caracterização físico-química do pó de ossos calcinados, nas temperaturas de 800 e 1000°C, e da influência do tipo de dispersante e da concentração de sólidos sobre a viscosidade aparente de uma suspensão de ossos. Na segunda etapa, avaliou-se o comportamento reológico de formulações de porcelana de ossos com os diferentes fundentes. Este estudo foi realizado utilizando-se um viscosímetro Brookfield. As peças coladas foram avaliadas em relação à resistência mecânica, espessura de parede e qualidade visual do colado. Os resultados obtidos mostram que a temperatura de calcinação dos ossos afeta diretamente a área específica das partículas, influenciando a viscosidade aparente das suspensões. As propriedades reológicas das diferentes formulações da porcelana de ossos foram avaliadas em relação à substituição parcial do fundente feldspato, e os resultados mostraram que a reologia das massas de porcelana é afetada mais pelo tamanho, formato, área específica e distribuição granulométrica das partículas, do que pelo tipo de fundente. No entanto, o fundente vidro foi o que mais alterou as propriedades reológicas, devido liberação de seus íons constituintes. / The great concern about the environment showed in last years has brought a great interest to recycle materials. This issue has made the researches with bone china increase because this material has about 50% of renewable material in its composition, bovine bones. Brazil has a high supply of cattle bone due to high herd of cattle around the country. Nowadays, this material has been used to make handcraft and as part of food to animals. However, it could be used to produce bone china adding value in the final product. In this work, it was carefully studied the rheological behavior of porcelain bodies, which the traditional flux (feldspar) was partly replaced by an alternative flux (spodumene, wollastonite, or waste glass). These fluxes were chosen to optimize the porcelain sintering. From the environment point of view, waste glass being a recycled material is the most interest flux to be used in this research. It was also evaluated the effect of the calcination temperature in the rheological behavior of a bone ash suspension. This work was developed in two steps. Firstly, it was made the physic-chemical characterization of the bone ash calcined at 800°C and 1000°C. It was also evaluated the influence of the type of dispersant and the solid concentration on the apparent viscosity of the bones suspension. Then, the rheological behavior of the bodies of bone china formulated with the different fluxes was evaluated using Brookfield viscometer. Pieces made by slip casting and evaluated by mechanical resistance, wall thickness, and visual quality of the material produced. The calcination temperature of the bones affects directly the specific surface area of the particles and the apparent viscosity of the suspensions. It was conclude that the rheological properties of the porcelain bodies are more affected by the size, shape, specific area, and particle size distribution than by the type of flux, except the waste glass which has changed greatly the rheological properties due to release of constituent ions.

Este trabalho teve como objetivo avaliar e analisar comparativamente, a partir do ensaio de resistência ao calor, a performance das formas construtivas de 1 camada e 3 camadas dos defletores de calor, bem como o desempenho dos diferentes materiais utilizados em sua produção. Neste estudo foram utilizados três diferentes materiais metálicos e dois distintos isolantes térmicos. Os materiais metálicos avaliados nas camadas externas dos sistemas ensaiados foram: i) aço revestido com Al-Si, comercialmente chamado de aço aluminizado; ii) aço revestido com Zn-55Al, comercialmente chamado de Galvalume®; e iii) alumínio liso, chamado comercialmente de alumínio puro. Os isolantes térmicos cerâmicos avaliados na camada intermediária da configuração de 3 camadas foram: o isolante térmico Protec® e o papel Fiberfrax® 970A. Com o ensaio de resistência ao calor avaliou-se a condutividade térmica das diferentes formas construtivas de defletores de calor, considerando-se o modo de condução, o qual é o principal modo de transmissão de calor atuante nos defletores. O fenômeno de convecção não foi considerado. Foi proposto um fator de eficiência que se mostrou um parâmetro eficaz de correlação entre as temperaturas interna e externa desenvolvidas no ensaio de resistência ao calor, permitindo a análise comparativa entre as formas construtivas e os materiais testados. Os resultados obtidos mostraram um desempenho superior da forma construtiva de 3 camadas quando comparada com a forma construtiva de 1 camada, para todos os materiais testados. O revestimento de Al-Si e o a superfície do alumínio não apresentaram alterações morfológicas superficiais após o ensaio de resistência ao calor, não ocorrendo um comprometimento das suas propriedades nas temperaturas estudadas. O revestimento de Zn- 55Al apresentou alteração morfológica superficial após o ensaio de resistência ao calor, indicando um comprometimento das suas propriedades nas temperaturas estudadas. Ambos os isolantes térmicos estudados, Protec® e Fiberfrax®, apresentaram um desempenho térmico similar, sem diferenças significativas em suas performances. / The aim of this study was to analyze and evaluate comparatively, with the heat resistance test, the performance of 1 layer and 3 layers of constructive systems of thermal acoustic protective shields, as well as the performance of different materials applied in their production. In this study both three different metallic materials and two different insulators were used. The metallic materials evaluated in the outer layers of the tested systems were the following: i) steel coated with Al-Si, commercially called aluminized steel ii) steel coated with Zn-55Al, commercially known as Galvalume®, and iii) smooth aluminum, commercially called pure aluminum. The ceramic insulators evaluated in the intermediate layer of 3 layer constructive system were the insulator Protec® and paper insulator Fiberfrax® 970 A. The thermal conductivity of different constructive systems of heat shields was evaluated with the heat resistance test, considering the conduction mode, which is the main mode of heat transfer active in the shields. The phenomenon of convection was not considered in this study. In this work it was proposed an efficiency factor that proved to be an effective correlation parameter between the internal and external temperatures developed in the heat resistance test, allowing a comparative analysis among constructive systems and the tested materials. The results showed a superior performance of the 3 layer constructive system for all tested materials when compared with the 1 layer constructive system. The coating of Al-Si and the aluminum surface didn’t show superficial morphological changes after the heat resistance test, without damaging at evaluated temperatures. The coating of Zn-55Al showed superficial morphological changes after the heat resistance test, showing a modification in their properties at evaluated temperatures. Both insulators studied, Protec® and Fiberfrax®, showed a similar thermal results, without significant differences in their performances.

A presente dissertação tem como objetivo caracterizar em laboratório o comportamento mecânico de uma mistura asfática com cimento asfáltico convencional (CAP 20) e de uma mistura asfáltica com cimento asfáltico modificado por polímero (3% SBS), verificando as propriedades de deformação plástica, deformação elástica, fadiga, desgaste e permeabilidade das misturas. Foram realizados ensaios em corpos de prova moldados no Laboratório de Normas e Pesquisas do DAER-UNP e em corpos de prova extraídos de pistas experimentais implantadas na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos da UFRGS - DAER/RS. Foram determinados o módulo de resistência, a resistência à tração, degaste Cantabro, o comportamento à fadiga, a condutiviadade hidráulica e a deformação permanente. Tendo em vista a provável oxidação do ligante no processo de usinagem, ficou comprometida a avaliação comparativa da mistura com asfalto modificado. A partir de então passou a se estudar o comportamento mecânico de misturas asfálticas que provavelmente sofreram processo de oxidação. De um modo geral, as misturas asfálticas estudadas apresentaram praticamente o mesmo desempenho em relação a módulo de resiliência, resistência à tração e às deformações plásticas. Em relação ao desgaste, à permeabilidade e à fadiga, a mistura asfáltica com cimento asfáltico convencional, por apresentar melhor compacidade e menores volumes vazios, apresentou melhores resultados.