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.

O presente trabalho tem como objetivo o estudo e aproveitamento de cinzas leves da queima de carvão mineral em termoelétrica, como reforço para o Compósito de Matriz Metálica de cobre. Foram estudados diferentes percentuais de cinzas leves como reforço para o cobre, sendo misturados estes pós através de m , compactando os pós em diferentes pressões e sinterizando os corpos de prova obtidos pela compactação. A amostra sinterizada que apresentou a maior dureza entre todos os corpos de prova sinterizados, atingindo 89 HV, foi utilizada como base para a formulação e obtenção de novos corpos de prova, que foram estudados sob condições de moagem dos pós por moinho de bolas e moagem de alta energia. A fabricação do compósito seguiu os padrões industriais do processo de Metalurgia do Pó, como a mistura e moagem dos pós, compactação dos pós e sinterização em atmosfera controlada. Foi realizado o estudo das propriedades físicas e elétricas do compósito formado por cobre e cinzas leves, que comprovou o aumento da dureza para 122 HV, mantendo a condutividade do cobre puro. Este trabalho proporciona uma nova aplicação para as cinzas leves, utilizando estes resíduos de usinas termoelétricas como matéria prima para reforço mecânico na composição de peças à base de cobre, na indústria metalmecânica. / This paper aims to study and use fly ash from coal-fired thermal power plant, as reinforcement for copper Metal Matrix Composite. Different fly ash percentage were studied as reinforcement for copper. The powders were mixed by "Twin V Mixer'', were compacted at different pressures and the compacted samples were sintered. The sintered sample with the highest hardness among all samples reached 89 HV and was used as basis for the formulation and obtaining of new samples, which were studied under controlled conditions of ball milling and mechanical alloying. The manufacture of the composite was made using Powder Metallurgy processes like mixing and milling of powders, compacting of the powders and sintering at controlled atmosphere. A study on the physical and electrical properties of the composite formed by copper and fly ash was carried out proving the hardness increase to 122 HV and maintaining the conductivity of pure copper. This work provides a new application for fly ash using these power plants waste as raw material for mechanical reinforcement in the composition of copper parts in the metalworking industry.

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.

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.

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.

Nesta dissertação, foram estudados materiais com gradiente de função produzidos por metalurgia do pó a fim de se encontrar uma alternativa com redução de custo para aplicações na indústria automobilística. Os corpos de prova produzidos com ferro comercialmente puro e materiais ligados foram ensaiados de maneira a entender o efeito da interface no componente a ser produzido. Foram estudadas as propriedades de ruptura transversal, resistência à tração, macro e microdureza, além da microestrutura por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. Foi possível verificar que é uma alternativa viável, mas se faz necessário um controle da posição da interface e do elemento de liga a ser utilizado no material mais nobre a fim de se obter o melhor desempenho do componente. / In this dissertation, materials with a gradient of function produced by powder metallurgy were studied in order to find an alternative with cost reduction for applications in the automobile industry. The specimens produced with commercially pure iron and alloyed materials were tested in order to understand the effect of the interface on the component to be produced. The properties of transverse rupture, tensile strength, macro and micro hardness, as well as, the microstructure by optical microscopy and scanning electron microscopy were studied. It was possible to verify that it is a viable alternative, but it is necessary to control the position of the interface and the alloying element to be used in the noblest material in order to obtain the best performance of the component.

O presente trabalho tem como objetivo o estudo das propriedades mecânicas do metal duro nas composições WC-6Co, WC-10Co, WC-20Co, WC-6Co-6Ni, WC-6Co-12Ni, obtidos por metalurgia do pó convencional para aplicação em anéis de selos mecânicos. Estes compósitos foram obtidos a partir de uma composição comercial de WC-6Co, e adicionado cobalto e níquel para realização do balanço de massa. Determinou-se um procedimento de obtenção das composições, através de cálculos de balanceamento adicionando-se a quantidade de cobalto e níquel necessária para transformar um compósito comercial 94WC-6Co nos metais duros mencionados. Após este procedimento adicionou-se 1,5% de lubrificante, em um misturador em “Y”. Analisou-se no Microscópio eletrônico de varredura a homogeneidade das composições. Determinou-se a densidade aparente, a curva de compressibilidade e compactaram-se as amostras de metal duro obtendo-se as densidades a verde. Realizou-se a pré-sinterização e determinaram-se as densidades das peças présinterizadas, executou-se ensaio de compressão e obtiveram-se parâmetros de usinagem na operação de faceamento e furação dos corpos de prova pré-sinterizados. A sinterização foi realizada em diversas vezes, nos dois fornos resistivos e em três atmosferas de controle diferentes. Determinaram-se curvas rápidas de sinterização e utilizou as temperaturas de 1360, 1400, 1420, e 1450ºC para as várias composições de metal duro. Para analisar-se a eficiência da mistura foi realizado ensaio de densidade das amostras sinterizadas, dureza, microdureza, metalografia, micrografia, EDS, contração linear e contração volumétrica e compressão. Após a caracterização dos materiais foi projetado e fabricado um ferramental de compactação. Compactou-se, sinterizou-se e retificou-se um anel de selo mecânico. / The aim of this work is to characterize to study the mechanical properties of carbide in the composition WC-6Co, WC-10Co, WC-20Co, WC-6Co-6Ni, WC-6Co-12Ni obtained by conventional powder metallurgy for application to rings of mechanical seals. These composites were obtained from a commercial composition of WC-6Co, and added cobalt and nickel to perform the mass balance. It was determined a procedure for obtaining the compositions, by calculation of balancing resulting in the amount of cobalt and nickel needed to transform a composite commercial 94WC-6Co in hard metals mentioned. After this procedure was added to 1.5% of lubricant, in a blender "Y". Analyzed in a scanning electron microscope the homogeneity of the compositions. It was determined the density, the compressibility curve and compress the samples carbide yielding green densities. We calculated the pre-sintering and determined the densities of pre-sintered parts, performed in compression test and it was obtained machining parameters in milling operation and drilling of the specimens pre-sintered. The sintering was performed at various times in the two resistive furnaces and atmospheres in three different control. Were determined fast corners and used sintering temperatures of 1360, 1400, 1420, and 1450 º C for various compositions of carbide. To analyze the efficiency of mixing was performed to test the samples sintered density, hardness, hardness, metallography, electron micrograph, EDS, linear and volumetric shrinkage and compression. After the characterization of materials was designed and manufactured tools of compaction, compacted, sintered and ground a ring of mechanical seal.

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.