O presente trabalho trata sobre a influência do teor de enxofre, em quatro aços com uma composição química similar (famílias ABNT 1045 e ABNT 1145), na microestrutura, nas propriedades estáticas, dinâmicas e nos processos de usinagem. Para esta análise foi feita uma caracterização microestrutural de cada material para determinar parâmetros tais como a fração de inclusões de sulfeto de manganês (MnS) e a fração volumétrica de perlita. Também foi feita uma caracterização mecânica que consistiu em ensaios estáticos mediante o ensaio de tração e dureza, e um ensaio dinâmico utilizando a barra de Hopkinson, com o objetivo de observar o comportamento das inclusões e do próprio material quando deformado com altas e baixas taxas de deformação. Para a caracterização durante a usinagem destes aços foram feitos ensaios de torneamento para avaliar as forças de corte e de avanço em velocidades de corte de 190, 110, 45 e 15 m/min. A rugosidade dos corpos-de-prova também foi medida. Os resultados obtidos nos ensaios de torneamento e da caracterização microestrutural foram analisados estatisticamente para observar variações do comportamento das forças de usinagem de cada aço sob diferentes condições de velocidade de corte, e tentar correlacionar esse comportamento com a microestrutura do material. Observou-se que o aço 1045-A apresentou forças de usinagem (força de corte e força de avanço) superiores que os demais aços, já o aço que apresentou menores forças de usinagem foi o aço 1145-B. Isto é apenas uma tendência, devido que não houve diferença estatística que avaliasse esse comportamento. Também se observou que a rugosidade é um parâmetro que depende mais da velocidade de corte que da distribuição e/ou morfologia das inclusões. Evidenciou-se a formação de aresta postiça de corte (APC) numa faixa de velocidades (15-50 m/min), o que influenciou na rugosidade para estas condições de velocidades. Verificou-se que o comportamento das inclusões em baixas taxas de deformação é de caráter frágil, entanto que em altas taxas seu comportamento é plástico e deforma junto com a matriz. / This work deals with the sulfur influence on the microstructure and on the static, dynamic and machining behavior of four steels with similar chemical composition. (ABNT 1045 and ABNT 1145). Microstructure characterization of the materials was performed in order to obtain the area fraction of the phases of perlite and sulfide inclusions. A mechanical characterization of the materials was also performed, consisting in a set of static (tension and hardness test) and dynamic tests (Split Hopkinson Pressure Bar Test) with the objective of observing the deformation behavior of the sulfide inclusions at low and high strain rates. Various machining tests were carried out at different cutting speeds, namely 190, 110, 45 e 15 m min-1, for obtaining the cutting forces during de machining process. After the machining tests, the roughness of the steels was also measured. Later on, the results of the different experiments were analyzed with statistical tools and then compared to establish a correlation between the cutting forces and microstructure. The higher cutting forces were registered for the 1045-A steel and the lower for the 1145-B steel. However, this was considered merely a trend given that no statistical difference was found to support any conclusion. It was also observed a stronger roughness dependency on the cutting speed than in the distribution and/or morphology of the inclusions. The steels were observed to form a built-up edge (BUE) in a range of cutting velocities of 15-50 m/min. This phenomenon affected the roughness for these cutting velocities. The behavior of the sulfide inclusions was observed to be brittle under low strain rates. On the other hand, under high strain rates, a plastic deformation behavior was observed with inclusions participating in the plastic flow of the metal matrix.

This diploma thesis deals with the analysis of mechanical properties of bimetallic materials with clad layer of Inconel. In the theoretical part of the work there is an analysis of the investigated bimetallic material. The following is a description of mechanical tests and methods for evaluating the integrity of the surface, which were used to determine the properties of bimetallic material. The experimental part focuses on individual tests of mechanical properties of the material. For each test, the procedure for the production of test specimens, a description of the test equipment, the performance of the tests, the evaluation of the data obtained and finally, the evaluation of the results obtained are given.

The thesis aim is an evaluation of achieved results coming from the analysis of pipe bend 180° for the critical bending / bend 1D and supercritical bending / bend 0,7D. The theoretical part is focused on material property of a bimetallic pipe and on methods applied to work out the analysis. The definition of critical points at a considered segment and possible defects arisen while bending is embodied in the thesis. The practical part of the thesis is based on presenting dimensional and proportional analysis based on using optical microscopes and 3D scanner GOM ATOS. The material analysis was aimed at macrostructure as well as microstructure of the bimetallic pipe material, at chemical composition and at the hardness when low-loaded. The analysis achieved results are assessed at the end of the thesis.

This dissertation thesis deals with determination of the mechanical properties of weld materials based on instrumented hardness test. This work was caused by the research project between IAM Brno Ltd and CEZ corp., when the task was to develop a methodology for evaluation of mechanical material properties using NDT methods. For these reasons the development of methodology is reflected especially for use in practice focusing to determining the mechanical properties of the heterogeneous weld joint on the assembled equipment. The mechanical material properties are determined by carrying out non-destructive tests of the instrumented Vickers hardness. The developed methodology for determining of basic mechanical properties is based on the principle of inverse FEM modeling of the instrumented hardness tests, when output of the testing is indentation curve and measured surface imprint after unloading. The basic material mechanical properties are achieved by comparing the outputs of the experimental instrumented hardness tests and the outputs of the modeled hardness test using FEM.

Aluminium matrix composites are among the most promising candidate materials for light weight and high strength applications such as transportation and armour. In a previous study 6061 aluminum matrix composites reinforced with plain weave carbon fiber preform (AS4 Hexcel) were successfully fabricated by squeeze casting using the laminate fabrication technique. This research aims at optimizing the fabrication process in order to achieve improved strength and mechanical properties. It focuses on the liquid infiltration squeeze casting method. Good mechanical bonding between fiber and aluminium is achieved thanks to improved infiltration and impregnation of the fabric by liquid aluminium. Oxidation products at fiber/aluminium interface and porosity are reduced. As a result, composites are produced with overall improved mechanical properties. The flexural strength is increased by up to 19.9% and 15.4% compared to the laminate approach and the reference 6061 aluminium alloy squeeze cast under identical conditions, respectively. Similarly, overall hardness is improved. However, the impact strength is reduced by 7.76% and 25.78% when compared to casts fabricated by the laminate method and the reference aluminium alloy, respectively. The thesis constitutes a good basis for further research on fiber and particle reinforced aluminium matrix composites with the goal of further improving fracture toughness, particularly for gradient materials used in armour applications.

Este estudo longitudinal investigou a influência de tratamentos de superfície com o laser de Er:YAG com 50?s de largura de pulso sobre a adesão de dois sistemas adesivos autocondicionantes (SA) em dentina hígida (DH) e dentina afetada por cárie (DAC) através dos teste de resistência de união (RU) de microcisalhamento (?SBS), teste de ultramicrodureza da camada de adesivo (NdA) e da camada híbrida (NdCH), além de análise da interface adesiva com microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise qualitativa dos tratamentos de superfície realizados foi executada através de MEV e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A dentina oclusal planificada de 215 molares humanos foi protegida com verniz ácido resistente, exceto em janela de 4x5mm para produção de DAC artificial após 7 dias de desafio cariogênico com biofilme de S. mutans, permitindo dados pareados por substrato. Os espécimes foram divididos nos grupos experimentais de acordo com: tratamento de superfície [controle-sem tratamento-(G1); Laser 80-80mJ, 2 Hz, 12.58J/cm2-(G2); Laser 50-50mJ, 10 Hz, 9.4J/cm2-(G3)]; sistema adesivo [Clearfil SE Bond(CF) e Single Bond Universal(SB)]; substrato [DH(h) ou DAC(a)] e tempo de armazenamento em saliva artificial [24 horas (24) ou 1 ano (1)], compondo 24 grupos experimentais: CFG1h24; CFG1h1; CFG1a24; CFG1a1; CFG2h24; CFG2h1; CFG2a24; CFG2a1; CFG3h24; CFG3h1; CFG3a24; CFG3a1; SBG1h24; SBG1h1; SBG1a24; SBG1a1; SBG2h24; SBG2h1; SBG2a24; SBG2a1; SBG3h24; SBG3h1; SBG3a24; SBG3a1. Nos grupos tratados com laser a largura temporal de pulso foi ajustada em 50?s. A resina composta Z350XT foi utilizada para a confecção dos corpos de prova. Os sistemas adesivos foram aplicados de acordo com as instruções do fabricante. As análises de MEV e MET de superfície avaliaram somente o efeito dos tratamentos em ambos os substratos testados. Os valores de RU e de nanodureza foram analisados através do teste de ANOVA (três fatores) e do teste de comparações múltiplas de Tukey (?=0,05). Para o teste de ?SBS, para ambos os SA, e todos tratamentos de superfície, a DAC apresentou valores de RU menores comparados à DH; a influência do armazenamento em saliva artificial foi substrato dependente: corpos de prova obtidos com DAC apresentaram queda nos valores de RU após 1 ano de armazenamento, enquanto nenhuma diferença entre os grupos experimentais foi observada em dentina hígida. NdA revelou que apenas os corpos de prova construídos com CF apresentaram redução dos valores após 1 ano. A NdCH obtida com CF e SB, resultou em menores valores em DAC comparada à DH, após 1 ano de armazenamento ambos os substratos apresentaram redução da NdCH, para todos tratamentos de superfície. A MEV revelou que todas as interfaces adesivas, especialmente aquelas obtidas em DAC, sofreram degradação intensa após 1 ano. Os tratamentos com Laser 80 e Laser 50 promovem alteração superficial característica de ablação em DAC e DH, conforme observado em MEV de superfície, e alterações de fibrilas colágenas observadas em MET. Independentemente dos SA, a adesão e nanodureza em DAC é menor que em DH. Todas as interfaces adesivas obtidas foram sensíveis ao armazenamento em saliva artificial por 1 ano. A adesão não foi influenciada pelo tratamento com o laser Er:YAG com 50?s de largura de pulso. / This longitudinal study investigated the influence of super short pulse Er:YAG laser treatment on microshear bond strength (?SBS), adhesive and hybrid layer nanohardness test and qualitative interface scanning electron microscopy (SEM) of two self-etch adhesive systems to sound (SD) and caries-affected like dentin (CAD). Additionally, qualitative investigation of surface treatments by SEM and transmission electron microscopy (TEM) were performed. CAD lesions (4x5mm) were produced by 7 days S. mutans biofilm cariogenic challenge in 215 human ground flat human dentin specimens, enabling paired data by substrate. Specimen were divided in groups according to surface treatment [control-no treatment-(G1); Laser 80-80mJ, 2Hz, 12.58J/cm2-(G2); Laser 50-50mJ, 10Hz, 9.4J/cm2-(G3)]; self-etching adhesive system [Clearfil SE Bond(CF) and Single Bond Universal(SB)]; substrate [SD(h) or CAD(a)] and artificial saliva storage [24 hours(24) or 1 year(1)]: CFG1h24; CFG1h1; CFG1a24; CFG1a1; CFG2h24; CFG2h1; CFG2a24; CFG2a1; CFG3h24; CFG3h1; CFG3a24; CFG3a1; SBG1h24; SBG1h1; SBG1a24; SBG1a1; SBG2h24; SBG2h1; SBG2a24; SBG2a1; SBG3h24; SBG3h1; SBG3a24; SBG3a1. Pulse duration was set in 50?s for laser groups. ?SBS, nanohardness and interface SEM specimen preparation was constructed with Z350XT composite resin. Adhesive systems were applied according to manufacturer\'s instructions. Surface SEM and TEM specimen only evaluated treatment effects on distinct substrates. The ?SBS and nanohardness means were analysed using three-way ANOVA and Tukey´s multiples comparisons test (?=0.05). For ?SBS test, for both adhesive systems, and all surface treatments, CAD revealed lower ?SBS values compared to SD; the influence of artificial saliva storage was substrate dependent. CAD specimens resulted in lower ?SBS values after 1 year, while no difference among experimental groups was observed in SD. The adhesive layer (AL) nanohardness statistical evaluation revealed that only CF specimens decreased the AL nanohardness after 1 year of storage. The hybrid layer (HL) produced with CF and SB, resulted in lower nanohardness values for CAD than SD, which reduces after 1 year storage, for all surface treatments. Interface SEM analysis revealed that all adhesive interfaces, especially those in CAD, have experienced degradation after 1 year of storage. Laser 80 and Laser 50 promotes surface ablation characteristics in CAD and SD, as noted in surface SEM and collagen fibrils alterations observed in TEM. Despite of adhesive systems, bonding and nanohardness to CAD is lower than to SD. All tested adhesive interfaces were sensitive to saliva storage. Surface treatment with 50?s Er:YAG laser did not influence on bonding.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Tooth structure immediately adjacent to restorations is susceptible to secondary caries, which may be caused by imperfect adaptation of restorative materials and subsequent microorganism colonization. Therefore, in order to identify methods of preventing secondary caries and increasing clinical dental restoration durability, different restorative dental materials have been introduced and applied in dental clinics. Thus, this in situ study assessed the effects of different restorative materials on the microbiological composition of dental biofilm and evaluated their ability of protecting the adjacent enamel against acid attacks from bacterial activity. A double-blind, split-mouth design was performed in one phase of 14 days, during which, 20 volunteers wore intra-oral palatal devices with five human enamel slabs, which were extra-orally restored according to the manufacturerâs specifications, using one of the following materials: Filtek Z 250/Single Bond composite resin; Permite amalgam; Fuji II encapsulated resin-modified glass ionomer; Vitremer resin-modified glass ionomer and Ketac Molar conventional glass ionomer.. During the experimental period, all subjects used fluoride-containing dentifrice 3x/day and a 20% sucrose solution was dripped onto the slabs 8x/day in predetermined times. The biofilm formed on the slabs was analyzed to determine total and mutans streptococci as well as lactobacilli counts. Demineralization (delta S) was determined on enamel by cross-sectional microhardness at 20 and 70 -Âm from the restoration margin. In order to verify the differences among the treatments, Kruskal-Wallis and ANOVA followed by Minimum Squares test were applied for cariogenic microbiota and delta S, respectivly. No statistically significant differences were found in the cariogenic microbiota grown on the slabs. At 20-Âm distance, only Fuji II statistically differed from the other groups presenting the lowest demineralization. At 70-Âm, Fuji II significantly inhibited demineralization when compared to Permite, Filtek-Z-250 and Ketac Molar. Concluding, in the background of fluoride dentifrice and under the cariogenic exposure condition of this study, only the encapsulated resin-modified glass ionomer material provided additional protection against secondary caries. / A estrutura dentÃria imediatamente adjacente a restauraÃÃes à suscetÃvel ao surgimento de cÃrie secundÃria, que pode ocorrer devido a imperfeiÃÃes na adaptaÃÃo de materiais restauradores e subseqÃente colonizaÃÃo por microrganismos. Logo, com o objetivo de identificar os mÃtodos de prevenÃÃo da cÃrie secundÃria e aumentar a longevidade das restauraÃÃes, diferentes materiais restauradores tÃm sido introduzidos e usados na clÃnica odontolÃgica. Desta forma, este estudo in situ avaliou os efeitos de diferentes materiais restauradores na composiÃÃo microbiolÃgica do biofilme dental bem como a habilidade destes materiais em proteger o esmalte adjacente dos ataques Ãcidos provenientes da atividade bacteriana. Foi empregado um delineamento duplo-cego, âsplit-mouthâ realizado em uma fase de 14 dias, durante a qual, 20 voluntÃrios utilizaram dispositivos intra-orais palatinos com cinco blocos de esmalte dental humano que foram restaurados extra-oralmente, de acordo com as recomendaÃÃes do fabricante com um dos seguintes materiais: Resina composta Filtek Z250/Single Bond (grupo controle), AmÃlgama Permite, IonÃmero de vidro modificado por resina encapsulado Fuji II, IonÃmero de vidro modificado por resina Vitremer e IonÃmero de vidro convencional Ketac Molar. Durante o perÃodo experimental, os voluntÃrios utilizaram dentifrÃcio fluoretado, 3 vezes ao dia e gotejaram sobre os blocos, uma soluÃÃo de sacarose a 20%, 8 vezes ao dia em horÃrios prÃ-determinados. No 14o dia, o biofilme formado sobre os blocos foi removido para determinar a contagem de estreptococos totais e estreptococos mutans, bem como lactobacilos. A desmineralizaÃÃo (delta S) ao redor da restauraÃÃo foi avaliada atravÃs da anÃlise de microdureza em corte longitudinal do esmalte a 20 e 70 Âm da margem da restauraÃÃo. Para detectar as diferenÃas entre os tratamentos, foram aplicados os testes Kruskal-Wallis e ANOVA seguida do teste dos quadrados mÃnimos para a microbiota cariogÃnica e delta S, respectivamente. NÃo foram encontradas diferenÃas estatisticamente significativas na microbiota cariogÃnica formada sobre os blocos. Na distÃncia 20 Âm, somente o Fuji II diferiu estatisticamente dos outros grupos apresentando a menor desmineralizaÃÃo. A 70 Âm, o Fuji II inibiu significativamente a desmineralizaÃÃo quando comparado ao Permite, Filtek-Z-250 e Ketac Molar. Conclui-se que na situaÃÃo de uso de dentÃfricio flouretado associada ao desafio cariogÃnico do presente estudo, somente, o ionÃmero de vidro modificado por resina encapsulado apresentou uma proteÃÃo adicional contra o desenvolvimento de cÃrie secundÃria

Este estudo longitudinal investigou a influência de tratamentos de superfície com o laser de Er:YAG com 50?s de largura de pulso sobre a adesão de dois sistemas adesivos autocondicionantes (SA) em dentina hígida (DH) e dentina afetada por cárie (DAC) através dos teste de resistência de união (RU) de microcisalhamento (?SBS), teste de ultramicrodureza da camada de adesivo (NdA) e da camada híbrida (NdCH), além de análise da interface adesiva com microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise qualitativa dos tratamentos de superfície realizados foi executada através de MEV e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A dentina oclusal planificada de 215 molares humanos foi protegida com verniz ácido resistente, exceto em janela de 4x5mm para produção de DAC artificial após 7 dias de desafio cariogênico com biofilme de S. mutans, permitindo dados pareados por substrato. Os espécimes foram divididos nos grupos experimentais de acordo com: tratamento de superfície [controle-sem tratamento-(G1); Laser 80-80mJ, 2 Hz, 12.58J/cm2-(G2); Laser 50-50mJ, 10 Hz, 9.4J/cm2-(G3)]; sistema adesivo [Clearfil SE Bond(CF) e Single Bond Universal(SB)]; substrato [DH(h) ou DAC(a)] e tempo de armazenamento em saliva artificial [24 horas (24) ou 1 ano (1)], compondo 24 grupos experimentais: CFG1h24; CFG1h1; CFG1a24; CFG1a1; CFG2h24; CFG2h1; CFG2a24; CFG2a1; CFG3h24; CFG3h1; CFG3a24; CFG3a1; SBG1h24; SBG1h1; SBG1a24; SBG1a1; SBG2h24; SBG2h1; SBG2a24; SBG2a1; SBG3h24; SBG3h1; SBG3a24; SBG3a1. Nos grupos tratados com laser a largura temporal de pulso foi ajustada em 50?s. A resina composta Z350XT foi utilizada para a confecção dos corpos de prova. Os sistemas adesivos foram aplicados de acordo com as instruções do fabricante. As análises de MEV e MET de superfície avaliaram somente o efeito dos tratamentos em ambos os substratos testados. Os valores de RU e de nanodureza foram analisados através do teste de ANOVA (três fatores) e do teste de comparações múltiplas de Tukey (?=0,05). Para o teste de ?SBS, para ambos os SA, e todos tratamentos de superfície, a DAC apresentou valores de RU menores comparados à DH; a influência do armazenamento em saliva artificial foi substrato dependente: corpos de prova obtidos com DAC apresentaram queda nos valores de RU após 1 ano de armazenamento, enquanto nenhuma diferença entre os grupos experimentais foi observada em dentina hígida. NdA revelou que apenas os corpos de prova construídos com CF apresentaram redução dos valores após 1 ano. A NdCH obtida com CF e SB, resultou em menores valores em DAC comparada à DH, após 1 ano de armazenamento ambos os substratos apresentaram redução da NdCH, para todos tratamentos de superfície. A MEV revelou que todas as interfaces adesivas, especialmente aquelas obtidas em DAC, sofreram degradação intensa após 1 ano. Os tratamentos com Laser 80 e Laser 50 promovem alteração superficial característica de ablação em DAC e DH, conforme observado em MEV de superfície, e alterações de fibrilas colágenas observadas em MET. Independentemente dos SA, a adesão e nanodureza em DAC é menor que em DH. Todas as interfaces adesivas obtidas foram sensíveis ao armazenamento em saliva artificial por 1 ano. A adesão não foi influenciada pelo tratamento com o laser Er:YAG com 50?s de largura de pulso. / This longitudinal study investigated the influence of super short pulse Er:YAG laser treatment on microshear bond strength (?SBS), adhesive and hybrid layer nanohardness test and qualitative interface scanning electron microscopy (SEM) of two self-etch adhesive systems to sound (SD) and caries-affected like dentin (CAD). Additionally, qualitative investigation of surface treatments by SEM and transmission electron microscopy (TEM) were performed. CAD lesions (4x5mm) were produced by 7 days S. mutans biofilm cariogenic challenge in 215 human ground flat human dentin specimens, enabling paired data by substrate. Specimen were divided in groups according to surface treatment [control-no treatment-(G1); Laser 80-80mJ, 2Hz, 12.58J/cm2-(G2); Laser 50-50mJ, 10Hz, 9.4J/cm2-(G3)]; self-etching adhesive system [Clearfil SE Bond(CF) and Single Bond Universal(SB)]; substrate [SD(h) or CAD(a)] and artificial saliva storage [24 hours(24) or 1 year(1)]: CFG1h24; CFG1h1; CFG1a24; CFG1a1; CFG2h24; CFG2h1; CFG2a24; CFG2a1; CFG3h24; CFG3h1; CFG3a24; CFG3a1; SBG1h24; SBG1h1; SBG1a24; SBG1a1; SBG2h24; SBG2h1; SBG2a24; SBG2a1; SBG3h24; SBG3h1; SBG3a24; SBG3a1. Pulse duration was set in 50?s for laser groups. ?SBS, nanohardness and interface SEM specimen preparation was constructed with Z350XT composite resin. Adhesive systems were applied according to manufacturer\'s instructions. Surface SEM and TEM specimen only evaluated treatment effects on distinct substrates. The ?SBS and nanohardness means were analysed using three-way ANOVA and Tukey´s multiples comparisons test (?=0.05). For ?SBS test, for both adhesive systems, and all surface treatments, CAD revealed lower ?SBS values compared to SD; the influence of artificial saliva storage was substrate dependent. CAD specimens resulted in lower ?SBS values after 1 year, while no difference among experimental groups was observed in SD. The adhesive layer (AL) nanohardness statistical evaluation revealed that only CF specimens decreased the AL nanohardness after 1 year of storage. The hybrid layer (HL) produced with CF and SB, resulted in lower nanohardness values for CAD than SD, which reduces after 1 year storage, for all surface treatments. Interface SEM analysis revealed that all adhesive interfaces, especially those in CAD, have experienced degradation after 1 year of storage. Laser 80 and Laser 50 promotes surface ablation characteristics in CAD and SD, as noted in surface SEM and collagen fibrils alterations observed in TEM. Despite of adhesive systems, bonding and nanohardness to CAD is lower than to SD. All tested adhesive interfaces were sensitive to saliva storage. Surface treatment with 50?s Er:YAG laser did not influence on bonding.