O objetivo principal do projeto foi desenvolver, através da metalurgia do pó (M/P), núcleos para transformadores monofásicos de baixa potência. O processo compreende o desenvolvimento de ligas metálicas utilizando pós de ferro, níquel e resina fenólica HRJ. Essas ligas foram misturadas, compactadas e sinterizadas ou curadas, conforme o tipo de liga. Após a confecção dos protótipos, foram feitos testes relacionados às características eletromagnéticas. A partir dos resultados obtidos puderam-se fazer comparações entre um transformador convencional, construído com um núcleo de chapas laminadas de Fe-Si com os núcleos maciços confeccionados utilizando-se a metalurgia do pó. Entre os transformadores construídos a partir da metalurgia do pó, também puderam ser observados os comportamentos com núcleos formados a partir de pó de ferro, liga de ferro e níquel, que foram sinterizados e ainda uma liga de ferro com 1% de resina fenólica HRJ que foi curada para obtenção do núcleo magnético. / The main goal this design was to develop, through process of powder Metallurgy, single-phase transformer cores for low Power. The process include the development alloys using powders of iron, nickel and phenolic resin HRJ. These alloys were mixed, compacted and sintered or cured, according to the type of alloy. After the prototype creation, tests were made related to the electromagnetic characteristics. When the results were ready comparisons were made between a conventional transformer, built with a Fe-Si rolled sheet core and bulky cores made using the powder metallurgy. Between transformers built from the powder metallurgy, could also be observed behaviors with cores formed from iron powder, iron and nickel alloy that was sintered and observed too an iron alloy with 1% phenolic resin HRJ was cured to obtain the magnetic core.

O experimento teve como objetivo o desenvolvimento de uma bucha de bronze ao alumínio de alta dureza através do processo de metalurgia do pó e endurecimento por precipitação. Iniciou-se pela definição da liga de bronze equivalente que atingiria os resultados obtidos pelo processo de fundição, ou seja, dureza final acima de 190 HB. Foram elaboradas ligas por metalurgia do pó com cobre como base e alumínio, sendo que a utilizada no processo de fundição não apresentou bons resultados na adaptação para a sinterização. Foram realizados ensaios de compactação visando a maior densidade à verde possível para as respectivas ligas. A sinterização das peças foi feita à temperatura de 885ºC em atmosfera de nitrogênio e hidrogênio até a obtenção de peças com maior resistência e menor variação dimensional. Um fator importante observado foi que o acréscimo de lubrificante na mistura prejudicou a sinterização das peças, resultando em peças com baixa resistência mecânica. Dentre as ligas de bronze estudadas, a que apresentou melhor resistência mecânica e menor variação dimensional foi a liga 81Cu - 11Al - 4Fe - 4Ni. Após a sinterização, realizou-se de ensaios de solubilização com temperaturas próximas do ponto de fusão da liga e sem atmosfera. Verificou-se que houve um crescimento máximo da dureza para a temperatura de 670 ºC, havendo decréscimo após esta temperatura. Posteriormente, as peças que sofreram maior endurecimento resultante da solubilização foram submetidas à precipitação por envelhecimento artificial. Os resultados obtidos após o envelhecimento comprovaram que houve a formação dos precipitados endurecedores e o tratamento térmico do bronze ao alumínio atingiu resultados satisfatórios em relação aos parâmetros especificados. Foram obtidas durezas acima de 150 HB. / The experiment had the development of the aluminum bronze bush with high hardness by the metal powder process and precipitation hardening as target. The development was begun by the definition of the bronze alloy which would reach the results of the casting process, hardness up to 190 HB. Different alloys were prepared by powder metallurgy, and the alloy used in the casting process did not have success in adapting to the sintering. The compaction tests were carried out seeking the highest green density for the respective alloys. The sintering of the parts was done at 885ºC and nitrogen/hydrogen atmosphere to obtain the product with greater resistance and less dimensional variation. An important factor observed was that the addition of lubricant damaged the sintering of the parts, resulting in low mechanical strength. Among the bronze alloys studied, the 81Cu - 11Al - 4Fe - 4Ni alloy was chosen by having the best mechanical strength and less dimensional change. After sintering, the solution heat treatment was performed at temperatures near of the alloy’s melting point and no atmosphere. It was found that there was a maximum increase of the hardness at 670ºC, decreasing after this range. Subsequently, the samples which suffered further hardening results from the solution heat treatment were submitted to precipitation heat treatment. The results showed that after the precipitation heat treatment the hardening precipitates were created and the heat treatment of aluminum bronze reached satisfactory results for the specified parameters. Hardness over 150 HB were obtained.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2010 / Bibliografia: f. 100-104 / O processo de eletroerosao mais conhecido como EDM (Electrical Discharge Machining) e um dos metodos mais utilizados para a confeccao de componentes de geometrias complexas. Estes componentes podem ser aplicados desde produtos como eletrodomesticos ate ve / The electrical discharge machining (EDM) is the main methods used to produce components of complex geometries of several kinds of products. These components can be applied since products like an appliance as vehicles and airplanes. Jointly with the capaci

Este trabalho tem por objetivo a utilização do núcleo de estator de uma máquina elétrica construído a partir do processo da Metalurgia do Pó utilizando a liga ferro com 2% fósforo (Fe2%P). O núcleo obtido substitui o núcleo comercial (laminado) do gerador síncrono de imãs permanentes com potência de 1kW. O gerador elétrico utilizado no trabalho é encontrado em geradores eólicos de pequeno porte. Esta máquina elétrica é um gerador com fluxo axial excitado através de imãs permanentes, sendo nomeada de Torus por utilizar um núcleo em formato toroidal. Foram realizados ensaios de rendimento do gerador em bancada com ambos os núcleos, comercial e o concebido a partir de metalurgia do pó. Com estes ensaios foi possível a comparação do desempenho da máquina com os dois núcleos. O núcleo do estator obtido pelo processo de metalurgia do pó obteve rendimentos elétricos equivalentes ao da máquina utilizando núcleo comercial, porém durante o teste em vazio o gerador com núcleo de Fe2%P apresentou uma potência mecânica de acionamento superior a máquina utilizando núcleo comercial. A máquina com núcleo comercial possui uma eficiência geral de no mínimo oito por cento superior a máquina que utiliza núcleo do estator com Fe2%P. / The purpose of this paper is to use the stator core of an electrical machine built from the Powder Metallurgy process using iron alloy with 2% (Fe 2% P). The core obtained replaces the commercial core (laminated) of the synchronous generator with permanent magnet power of 1kW. The electric generator used at work is found in small wind generators. This electric machine is a generator with an axial flow excited by permanent magnets that have been named Torus for using a core in the toroidal format. Bench Generator performance tests were conducted with both the commercial and the powder metallurgy designed cores. With these tests, a comparison between the machine’s performance and both cores was possible. The stator core obtained by the powder metallurgy process achieved an electrical performance equivalent to that of the machine using the commercial core, however, during the no load test, the generator with the Fe2% P core presented a higher mechanical power drive to that of the machine using the commercial core. The machine with a commercial core has an overall efficiency of at least eight per cent higher than that of the machine that uses the stator core with Fe2%P.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um inserto em aço ferramenta AISI H13 obtido por meio do processo de Metalurgia do Pó com a adição de lubrificante sólido na sua composição, que tem a finalidade de conferir propriedades autolubrificantes ao mesmo. Foram utilizados os pós de MoS2 e de h- BN para promover a redução do coeficiente de atrito. Adicionou-se o lubrificante MoS2 ao pó de aço ferramenta na etapa de mistura dos pós, em concentrações que variaram de 1% a 5%. Da mesma forma, foram confeccionados corpos de prova substituindo o MoS2 por h-BN. Após a compactação de todos os corpos de prova eles foram sinterizados. A mistura com h-BN apresentou grande formação de óxido durante os processos de sinterização e de tratamento térmico, sendo descartada sua utilização para os ensaios de abrasão para verificar desgaste e para os ensaios do anel que determinam o coeficiente de atrito. Conforme as análises realizadas, pode-se observar a formação de fases distintas, com ilhas de lubrificante MoS2 em matriz ferrítica. Utilizou-se o ensaio do anel para determinação do coeficiente de atrito de Coulomb – μ, e anéis de Alumínio como corpos de prova para este ensaio. Os insertos de MoS2 apresentaram ótimos resultados neste ensaio, e foram similares a experimentos realizados por outros pesquisadores que utilizaram o mesmo sistema tribológico deste trabalho - H13 como ferramenta, MoS2 como lubrificante e anéis de Alumínio para conformação. A diferença satisfatória obtida pelo material confeccionado neste estudo em relação aos obtidos da literatura pesquisada está na forma de utilização do lubrificante, que neste caso foi adicionado à matriz pelo processo de Metalurgia do Pó, enquanto que nos trabalhos analisados o lubrificante foi borrifado sobre a matriz. / The present work describes the development of an insert of tool steel AISI H13 obtained by powder metallurgy process with the addition of solid lubricant in the composition, in order to impart self-lubricating properties. MoS2 and h-BN powder were used to promote the reduction of the friction coefficient. It was added MoS2 lubricant with the tool steel powder in the mixing step at concentrations ranging from 1% to 5%. Similarly were prepared specimens replacing MoS2 for h- BN. After compression of the samples they were also sintered. The mixture with h- BN showed extensive formation of oxide during the sintering process and heat treatment, and discarded their use for the abrasion test for wear and ring assays for the determination of the friction coefficient. Through the analysis carried out, were observed the formation of distinct phases with lubricant MoS2 islands in ferritic matrix. The tests for friction in samples with MoS2 showed good results, similar to experiments by other researchers who used the same tribological system of this work - H13 as a tool, MoS2 as a lubricant and aluminum rings for conformation. Satisfactory difference obtained by the material made in this study compared to those obtained from the literature is in the form of use of the lubricant, which in this case was added to the matrix by the powder metallurgy process, whereas in the studies analyzed the lubricant was sprayed onto the matrix.

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um mini-motor síncrono trifásico, sem escovas e com ímãs permanentes no rotor, utilizado em aeromodelos. O núcleo do estator, usualmente construído com chapas laminadas, foi obtido a partir do processo de Metalurgia do Pó (M/P). Confeccionaram-se corpos de prova de ferro puro, Fe1%P, Fe2%P, Fe3%P, Fe1%Si, Fe3%Si e Fe50%Ni. Foram analisadas as características físicas dos materiais sinterizados que compreendem as grandezas magnéticas: curvas de histerese, resistividade elétrica. Analisaram-se as grandezas mecânicas: dureza e tensão de escoamento. Com os dados magnéticos obtidos, realizaram-se simulações computacionais de funcionamento, onde se observou o fluxo de entreferro e torque. Efetuaram-se ensaios em núcleos de transformadores para analisar as perdas por correntes parasitas. Os resultados foram comparados também com os do estator de chapas. Foi realizada a construção do núcleo do estator a partir de Fe1%P. O estator do mini-motor foi bobinado e instalado em uma carcaça de um mini-motor existente no comércio, para efetuar testes em bancada de acionamento em correntes variadas, onde pôde ser analisada sua eficiência em comparação com o mini-motor com núcleo do estator de chapas. Foi mostrado que é possível a construção de um motor elétrico com núcleo do estator em bloco único de Fe1%P por processo de Metalurgia do Pó, atingindo 74% da eficiência em relação ao mini-motor com núcleo do estator de chapas. / This study aimed to develop three-phase synchronous motor small, brushless and permanent magnets in the rotor, used in model airplanes. The stator core usually constructed of rolled sheets, was obtained from the powder metallurgy process (M / P). Crafted to pure iron specimens, Fe1% P, Fe 2% P, Fe3% P, Fe1% Si, Fe3% Si and Fe50% Ni. They analyzed the physical characteristics of the sintered materials which comprise the magnetic quantities: hysteresis curves, electrical resistivity. Hardness and yield stress: mechanical magnitudes were analyzed. With the magnetic data, computer simulations were carried out of operation where the flux of airgap observed and torque. Tests were affected in cores of transformers for analyzing eddy current losses. The results were also compared with those of the stator plates. Construction of the stator core from Fe1% P was performed. The mini-motor stator was wound and installed in an enclosure of an existing mini-motor trade, for testing in drive bench in varying currents, which could be analyzed efficiency compared to the mini-motor with stator core plates. It has been shown that the construction of an electric motor with the stator core in a single block P Fe1% by Powder Metallurgy process is possible, reaching 74% efficiency relative to the mini-core motor with stator plates.

Esta dissertação teve como objetivo principal o estudo da produção de peças pelo processo da metalurgia do pó que formaram liga metálica na fase de moagem dos pós metálicos. Para o desenvolvimento do estudo, optou-se pela utilização de pós metálicos de titânio e nióbio, pois a sua interação, reduz a temperatura de transformação da fase Ti- para Ti-, que por sua vez pode ser utilizada em implantes e sistemas de fixação óssea. As concentrações de massa das amostras produzidas por metalurgia do pó foram de 75%Ti/25%Nb e 50%Ti/50%Nb. Inicialmente as amostras foram processadas em um moinho atritor, a rotação de 200 rpm por 80 horas com atmosfera inerte, favorecendo a formação de soldas frias e por sua vez difusão entre as partículas. As misturas foram então compactadas em duas etapas, com a primeira em uma matriz rígida de ação simples e na segunda, com uma ferramenta por ação isostática, para se obter uma melhor densificação e boa resistência mecânica a verde da peça. A sinterização foi realizada em atmosfera inerte de argônio, através de um fluxo continuo do gás. O incremento da concentração do Nb na matriz do Ti afeta a difusão, estabilizando a fase- no processo de moagem, afetando também, as propriedades mecânicas, aumentando a resistência e reduzindo o módulo de elasticidade. As partículas de Nb reduziram os esforços gerados durante o desgaste e dificultaram a formação de camadas espessas de óxido atuando como barreira. / This thesis aims to study the production of parts by powdered metallurgy process that passed through alloy formation in the grinding phase of powdered metals. To develop this study, titanium and niobium powdered metals were chosen, once their interaction reduces the temperature that turns the Ti- phase to Ti-, which in turn can be used in implants and bone fixation systems. The mass concentrations of the samples produced by powdered metallurgy were 75%Ti/25%Nb and 50%Ti/50%Nb. Initially, the samples were processed in an attritor mill, with a rotation of 200 rpm for 80 hours in an inert atmosphere, favoring the formation of cold welds and diffusion between the particles. The mixtures were then compressed in two stages, with the first in a rigid matrix of simple action, and the second with a tool with isostatic action, in order to obtain a better densification and good mechanical strength of the green part. The sintering was performed in an inert atmosphere of argon, through a continuous flow of gas. The concentration increase Nb on the Ti matrix affects diffusion, stabilizing the phase on the milling process, also affecting the mechanical properties by increasing the strength and reducing the elastic modulus. The Nb particles reduced the stresses generated during the wear and hindered the formation of thick oxide layers acting as a barrier.

Os metais duros constituem um grupo de materiais conhecidos como compósitos sinterizados que associam fases duras (carbetos), com uma fase metálica, sendo amplamente utilizados em aplicações em que se deseja elevada dureza e resistência ao desgaste, aliada à alta tenacidade. Neste trabalho apresentam-se os resultados da adição de 1% em peso dos elementos Nb, Ti, Cr e Mo na microestrutura do metal duro a partir de um compósito comercial de WC-6Co. A este compósito foi adicionado 1,5% (em peso) de estearato de zinco como lubrificante e sinterizados na temperatura de 1450 °C numa atmosfera de Argônio. Com o objetivo de analisar a eficiência do produto, realizou-se a caracterização microestrutural por meio dos ensaios de densidade à verde, da contração volumétrica, da densidade da sinterização, da microestrutura e da microdureza. / Hard metals are a group of materials known as sintered composites, that join hard phases (carbides) and a tough metallic phase, being widely used in applications where high hardness and wear resistance combined with high toughness are necessary. This work presents the results of addition of 1% (wt %) of the elements Nb, Ti, Cr and Mo on the microstructure of the WC-6Co commercial composite. 1,5% (wt %) zinc stearate was added as a lubricant and the samples were sintered at 1450 ºC under an argon atmosphere. The samples obtained were characterized using green density, shrinkage, sintered density and microhardness tests as well as microstructural analysis.

O Titânio e suas ligas possuem uma grande aplicação na área biomédica devido à combinação de suas propriedades mecânicas, físicas e químicas, como baixa densidade, alta resistência mecânica, baixo módulo de elasticidade, alta resistência à corrosão e boa biocompatibilidade. O presente trabalho estudou o processo de metalurgia do pó, descrevendo suas ferramentas, máquinas e processos. Pesquisa bibliográfica e análises experimentais foram feitos para obtenção de materiais biocompatíveis, através da mistura de pós metálicos, compactação e sinterização. Foram realizadas mistura dos pós de titânio (Ti) e nióbio (Nb) em proporções distintas para viabilizar a aplicação deste produto na área da medicina. Foram feitos testes para obter as características mecânicas do material, já compactado e sinterizado, com o objetivo principal de aplicar este material em implantes humanos. Além dos implantes a liga de Ti-Nb também pode ser usada na fabricação de prótese de reabilitação e testes de implantes em animais. A compactação da mistura dos pós metálicos foi realizada em uma prensa hidráulica ferramentada com dois punções e uma matriz fechada, dando origem a um material denominado compactado verde. Com os materiais já compactados, a próxima etapa foi levá-los ao forno para sinterização, de acordo com as respectivas temperaturas para cada grupo de corpo de prova. Os resultados mostraram que as amostras, sinterizadas pelo processo da metalurgia do pó, levaram à obtenção de peças de alta porosidade (de acordo com a densidade teórica). A microestrutura predominante encontrada em amostras sinterizadas a 1450 ºC consiste em partículas de titânio e nióbio bastante irregulares e com tamanhos desproporcionais, devido à diferença do tamanho das partículas dos pós, como mostrou o ensaio metalográfico. O ensaio de compressão mostrou um baixo módulo de elasticidade em função da porosidade alta, e os resultados foram considerados baixos se comparados à resistência óssea. A dureza também não foi considerada ideal, em função da alta porosidade. / Titanium and its alloys have a wide application in biomedical field due to the combination of its mechanical, physical and chemical properties such as low density, high mechanical strength, low elasticity modulus, high corrosion resistance and good biocompatibility. This work studied the process of powder metallurgy, describing their tools, machines and processes. Bibliographical research and experimental analyses were made to obtain biocompatible materials, by mixing metal powders, compacting and sintering. Titanium (Ti) powder mixtures with Niobium (Nb) powder were performed in distinct proportions to enable the application of this product in medical field. Tests were made to obtain the mechanical characteristics of the material, already compacted and sintered, with the main objective of applying this material in human implants. Besides the implants Ti-Nb alloy can also be used in the manufacture of prosthetic rehabilitation and testing of implant in animals. The compaction of the metal powders mixture was performed in a hydraulic press with two punctures and a closed die giving rise to a material called compacted green. With the materials already compressed, the next step was to take them to the oven for sintering, in accordance with their respective temperatures for each group of specimen. The results showed that the samples, sintered by powder metallurgy process, led to obtain parts of high porosity (according to the theoretical density). The predominant microstructure found in samples sintered at 1450 ºC consist in particles of Titanium and Niobium very irregulars and disproportionate in size, due to powders particles size difference, as shown by metallographic test. The compression test showed a low elasticity modulus due to high porosity and the results were considered low when compared to bone resistance. The hardness was not considered ideal, due to the high porosity.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:07:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331105.pdf: 18922784 bytes, checksum: 4070af785f59256f53b75270789c4c7d (MD5) Previous issue date: 2014 / A utilização de ímãs em automóveis elétricos e híbridos, geração eólica de alta eficiência e motores elétricos de alto rendimento demanda propriedades magnéticas que, atualmente, só são adequadamente alcançadas por super-ímãs à base de TR-Fe-B (TR = Nd, Pr, Dy). A metalurgia do pó é atualmente a técnica empregada na fabricação destes componentes, pois possibilita obter uma microestrutura, aliada a elevados níveis de textura, que permite otimizar as principais propriedades magnéticas. Atualmente, no entanto, outros quesitos vêm sendo impostos, não limitados apenas à sua fabricabilidade e desempenho, mas também à economia de matérias-primas críticas, como os terras-raras Nd, Pr e Dy. Neste particular, o processo de moldagem de pós por injeção (MPI), tem sido apontado como técnica alternativa com potencial de minimizar as deficiências apontadas, e portanto, uma contribuição importante para o estado-da-arte da produção de ímãs à base de TR-Fe-B. No âmbito desta tese procurou-se abordar aspectos relevantes da viabilidade técnica do processo MPI para fabricação de ímãs à base de TRs com propriedades magnéticas similares aos fabricados através do processo estabelecido da metalurgia do pó tradicional. Foram estudados os principais parâmetros do processo, como a definição do sistema ligante e formulação da carga de injeção, os processos termo-químicos de extração dos ligantes, ciclos de sinterização e tratamento térmico. Foi observada direta relação do teor de carbono e oxigênio, após a sinterização, com as propriedades magnéticas finais, de modo que o teor destes elementos buscou ser minimizado com a otimização de parâmetros de processamento. Deste modo, foi possível atingir valores de coercividade superiores a 1500 kA/m. O método de geração de textura cristalina durante a injeção também foi estudado e encontrou-se uma relação do grau de textura obtido com a intensidade do campo de alinhamento e com a carga de sólidos na carga de injeção. Nas condições de processo mais favoráveis, obteve-se um grau de textura de cerca de 95 % e remanência de 1,16 T. A avaliação dimensional dos ímãs sinterizados mostrou que não há distorções ou perda de forma, e que em amostras anisotrópicas a anisotropia do encolhimento é proporcional ao grau de textura presente. O mecanismo de influência do carbono nas propriedades magnéticas foi avaliado através da microestrutura, que identificou que a presença deste elemento em altos teores causa a desproporção da fase 2:14:1 com formação de ferro livre. Já em menores teores, não foi detectada a formação de ferro livre, sendo que a formação de nano-precipitados intragranulares, possivelmente de carbetos de neodímio, pode ser a responsável pela redução da coercividade observada.