Este trabalho aborda o desenvolvimento de compósitos magnéticos macios (Soft Magnetic Composites - SMC). Os materiais SMC tem sua aplicação principal em núcleos magnéticos de máquinas elétricas. Sem grandes evoluções tecnológicas nos últimos 50 anos, os materiais e a metodologia de fabricação dos rotores e estatores de máquinas elétricas permanecem inalterados devido a alta concentração de pesquisas na área de acionamentos e controle dos motores. Diversos fatores levaram a esta pesquisa, tais como, imenso desperdício de material e processo de fabricação complexo para fabricação de núcleos magnéticos de máquinas elétricas. O processo atual de montagem de núcleos magnéticos conta com cinco principais processos: laminação, estampagem, tratamento para isolação, empacotamento e fixação. O processo de estampagem desperdiça quarenta por cento de matéria prima, devido a geometria final do estator e rotor. Com o uso de técnicas oferecidas pela metalurgia do pó e o avanço das pesquisas de materiais compósitos é possível reduzir o desperdício de matéria prima para menos de dois por cento enquanto que as etapas para produção dos núcleos magnéticos limitam-se a mistura, compactação e cura dos componentes. Para que esta metodologia seja realmente aplicável foi necessário o desenvolvimento de uma liga SMC que apresentasse as propriedades magnéticas e mecânicas solicitadas em máquinas elétricas. Para tal diversas ligas metálicas combinadas a resinas fenólicas e epóxi foram testadas. A partir dos resultados, os melhores compósitos foram aplicados em núcleos magnéticos de servomotores para que as ligas fossem então analisadas em aplicações reais. Neste trabalho, foi desenvolvido, projetado e construído, os núcleos magnéticos de uma máquina síncrona trifásica de 400 W, comercialmente construída pela empresa WEG. Nesta o rotor laminado foi substituído por um bloco maciço de uma liga SMC e o estator laminado foi substituído por um estator obtido a partir de um bloco maciço de compósito magnético macio de ferro. Na elaboração deste projeto, foi dado ênfase aos seguintes aspectos: Avaliação e estudo dos processos metalúrgicos para a obtenção de materiais magnéticos sinterizados e curados. Análise dos pós constituintes das ligas, que podem ser utilizados para fabricação dos núcleos da máquina. Pesquisas sobre pressão de compactação, temperatura e patamares de sinterização destes materiais. Obtenção de amostras para avaliação de propriedades físicas de interesse como a permeabilidade relativa, coercitividade magnética, resistividade elétrica e propriedades mecânicas. Estudo sobre o funcionamento e projeto de máquinas síncronas trifásicas. Avaliação e definição de um tipo de máquina a ser construída, levando-se em consideração as propriedades físicas do material, aspectos construtivos, desempenho e propriedades eletromagnéticas. Definição de um estator e outras partes de uma máquina com alimentação trifásica. Projeto e construção das matrizes para compactação dos núcleos magnéticos, usinagem destes, bem como todas as etapas inerentes a montagem da máquina. Teste de desempenho e obtenção de parâmetros. Finalmente há uma comparação entre o desempenho dos protótipos desenvolvidos neste trabalho e uma máquina elétrica convencional. / The aim of this work is study a new soft magnetic material. Those materials are often used in electrical machine's magnetic core. The process and materials to build an electrical machine have not changed so much in the last 50 years, on the other hand the researches about automation and control of these machines increased significantly. Many factors bring to this research, such as, waste of raw material and complex assembly system in magnetic core production. The actual assembly process of magnetic core has five main stages: rolling, die pressing, grouping and setting of sheets, heat treatment and electrical insulation. In the stamping process misses 40% of raw material due the stator and rotor geometry. Trough powder metallurgy technology and soft magnetic materials research advancement is possible to reduce the waste of raw material to less than two percent while the assembly stages were going to be: mix, pressing and cure of devices. To apply this technology it is necessary to find a soft magnetic material witch develop the properties required in electrical machines (magnetic and mechanical properties). To achieve this aim several magnetic alloys with phenolic resin were tested. From the results, the best composite was chosen to be applied in a servomotor's magnetic core from there the soft magnetic composite could be tested in a real situation. In this research, we have chosen to develop, design and build magnetic cores of a threephase machine, commercially fabricated by WEG Motors. In this machine the laminated cores were replaced by a bulk part made by a soft magnetic material. In the study of this Project, emphasis was given to: Assessment and study about metallurgical processes to obtain sintered and cured magnetic materials. Interesting powder alloys to machines' core analysis. Research about compacting pressure, temperature and sintering curves. Obtainment of samples to physical, mechanical and electromagnetic assessment. Study about three-phase machine operation. Electrical machine assessment and definition taking into account material's physical and electromagnetic properties, electrical machine's constructive aspects and performance. Definition of a stator, rotor and other parts from an electrical machine. Die design and construction to compact magnetic cores, machining as well all the electrical machine production stages .Performance tests to parameters obtainment. Finally there is a performance comparison between the prototype developed and a conventional machine.

Devido a suas propriedades, de resistência a corrosão, boa resistência à fadiga, memória de forma, superelasticidade e biocompatibilidade, a liga de NiTi através de seus subprodutos, é amplamente utilizada em diversas áreas médicas, com destaque na confecção de órteses endovasculares. Este trabalho tem como objetivo comparar propriedades de amostras produzidas via metalurgia do pó convencional na obtenção da liga NiTi, utilizando duas diferentes misturas preparadas em moinho atritor, uma fazendo uso de pó de titânio comercial e outra utilizando hidreto de titânio, com vista a aumentar a formação da fase NiTi. Essas amostras foram sinterizadas em forno resistivo a vácuo e em forno assistido a plasma. As amostras sinterizadas apresentaram majoritariamente as fases NiTi e NiTi2. As amostras que fizeram uso de hidreto de titânio tiveram uma quantidade de poros excessiva, levando a uma queda da dureza se comparada a amostra que fez uso de titânio metálico. A mistura de pós sinterizada no forno assistido a plasma sofreu síntese por combustão apresentando poros grandes na escala milimétrica, mas alta integridade na região metálica devido a formação de fase líquida. / Due to its properties like corrosion resistance, good fatigue strength, shape memory, superelasticity and biocompatibility, Nitinol is commonly used in different areas, especially in the manufacturing of stents. This work had as aim to compare properties of NiTi samples produced by conventional powder metallurgy in obtaining NiTi alloys. The different mixtures prepared in atritor mill, making use of commercial titanium powder and other using titanium hydride, to increase the NiTi phase formation were employed. These samples were sintered in a resistive furnace and plasma sintering reactor. The sintered samples showed the phases NiTi and NiTi2. Samples with titanium hydride had a greater quantity of pores, leading to a decreased hardness when compare to samples with titanium metal powder. The samples in the plasma sintering reactor were sintered by combustion synthesis.

O presente trabalho desenvolveu uma nova prótese para substituição de disco da coluna vertebral lombossacra, dividido em três macros etapas. Primeira etapa: conceito biomecânico e projeto assistido por computador (CAD/CAE), simulando estruturalmente o modelo virtual do implante. Segunda etapa: análise dos processos de fabricação, metalurgia do pó convencional (MPC) e por moldagem de pós por injeção (MIM), avaliando seus parâmetros. Terceira etapa: seleção do processo que mais se adaptou ao desenvolvimento de um implante, até a produção do protótipo de um implante. Foi utilizado pó comercialmente puro (99,5% Ti), com morfologia lamelar. A metalurgia do pó convencional (MPC) foi a selecionada para a fabricação do protótipo da nova prótese, compactada a 600 MPa e sinterizada a 1100°C durante 3h, neste patamar. O limite de elasticidade após a sinterização dos corpos de prova foi superior a 600 MPa, com densidade próxima a 4,04g/cm³. A porosidade foi avaliada por comparação volumétrica e imagens obtidas em MEV. Posteriormente foi analisada em software de processamento de imagens em diferentes regiões das amostras. A porosidade foi obtida por dois métodos: o primeiro considerou a imagem de uma superfície da amostra seguida pela variação da densidade em "bulk". O resultado da porosidade ficou entre 100µm e 500µm, faixa considerada adequada para a vascularização e crescimento ósseo. Foi aplicado uma carga de 3400N no modelo virtual do implante e a tensão resultante ficou abaixo de 60MPa. O resultado médio das densidades dos protótipos por Arquimedes do implante fabricados, foi de 4,05g/cm³. / The present study developed a new prosthesis to replace lumbosacral disks. It was divided in three steps. First step: biomechanical concept and computer assisted project (CAD/CAE), simulating the structure of the virtual model of the implant. Second step: analysis of manufacture process, conventional powder metallurgy (PM) and powder molding through injection, evaluating its parameters. Third step: selection of the process which best adapted to the development of an implant, up to the production of the implant prototype. Commercially pure powder (99,5% Ti) with lamellar morphology was used. Conventional powder metallurgy was selected to manufacture the new prosthesis, compacted at 600 MPa and sintered at 1100°C for 3 hours. The limit of elasticity after billets were sintered was above 700 MPa, and the density around 4,04g/cm³. Porosity was evaluated through images obtained in a SEM which were later analyzed by an image processing software in different parts of the billets. The result of porosity was between 100µm and 500µm, an adequate range for vascularization and bone growth. A charge of 3400N was applied to the virtual model of the implant and the resulting tension was under 60MPa. The resulting density in the manufactured prototypes was 4,05g/cm³, on average.

Orientadores : Maria Helena Robert, Jose Manuel Torralba / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T19:17:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fogagnolo_JoaoBatista_D.pdf: 26362504 bytes, checksum: bdeb56ba4f8773398f497b66e098dec7 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: o processo de moagem de alta energia submete as partículas do pó à sucessivos processos de deformação, soldagem e fratura, utilizando-se para tal um moinho de bolas de alta energia. Este trabalho estuda o processo de fabricação de materiais compósitos de matriz de alumínio AA6061 reforçados com S~N4, A1N e ZrB2, através da moagem de alta energia, compactação e extrusão. Os resultados obtidos permitem relacionar as distintas etapas do processo de moagem de alta energia com as características dos pós produzidos: sua morfologia, densidade aparente, compactabilidade e extrudabilidade. Inicialmente, devido à esfericidade das partículas da liga metálica, a densidade aparente e a extrudabilidade são altas e a compactabilidade é baixa. Após início do processo de moagem, quando predomina a deformação, partículas esféricas se transformam em partículas laminares, diminuindo a densidade aparente e a extrudabilidade e aumentando a compactabilidade. Após um tempo mais longo de processo, quando passa a predominar a fratura, as partículas passam a apresentar morfologia equiaxial, aumentando a densidade aparente e extrudabilidade e diminuindo a compactabilidade. Observa-se que a presença de partículas de reforço acelera o processo, do ponto de vista morfológico e microestrutural, aumentando a deformação produzida na matriz metálica durante a moagem, favorecendo tanto a soldagem quanto a fratura das partículas; entre os tipos de reforços analisados, o S~N 4 é o que mais acelera o processo. O processo de moagem de alta energia confere, após extrusão, aumentos em tomo a 100 % no limite de resistência à tração e na dureza da liga metálica sem reforço e dos compósitos, devido à microestrutura extremamente refinada produzida, com uma fina e homogênea dispersão de óxido e carboneto de alumínio, à diminuição do tamanho e ao arredondamento das partículas de reforço / Abstract: a high-energy ball milling. This work investigates the use of this technique to produce aluminium AA6061 matrix composite reinforced with S~N4, AlN e Zr~. The results correlate the stages of mechanical alloying with the powder characteristics: its morphology, apparent density, compatibility and extrudability. First, due to the spherical morphology of as received aluminium powder, the apparent density and the extrudability are high and the compatibility is low. After short times of milling, the powder morphology changes to a flattened one, due to the predominance of deformation, decreasing the apparent density and extrudability and an increasing of the compatibility. After longer milling times, the powder morphology chan~s to an equiaxial one, due to the predominance of fracture, increasing the apparent density and extrudability and decreasing the compatibility. The presence of brittle particles of reinforcements accelerate the process, from the morphological and microestrutural point of view, increasing the matrix deformation, enhancing the welding and the fracture of particles; for the analysed reinforcements, the silicon nitride provide the most expressive acceleration. The mechanical alloying provides of about 100 % in the ultimate tensile strength and hardness, due to the refined microstructure produced, with a homogeneous distribution of aluminium oxides and carbides, the decreasing of particle size and rounding particle shape of the reinforcements / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

O interesse crescente no desenvolvimento de biomateriais com superfície porosa para aplicações dentárias decorre do suporte propicio ao crescimento do tecido ósseo, aumentando a adesão entre o tecido e material, favorecendo a osteointegração. O titânio pode ser considerado um ótimo material para implantes dentários, pela sua excelente biocompatibilidade, elevada resistência à corrosão e combinação de alta resistência com baixa densidade. Contudo, a alta reatividade do metal no estado líquido acaba dificultando a fabricação de implantes por fundição, sendo a metalurgia do pó composta por técnicas que permitem a obtenção de peças em temperaturas menores de processamento (estado sólido) e com módulo elástico próximo ao do tecido ósseo. O objetivo deste trabalho foi avaliar amostras porosas obtidas pela Metalurgia do Pó (MP) convencional. Inicialmente o pó de titânio comercialmente puro (Ti-cp) obtido pelo processo de hidretação-dehidretação (HDH), foi compactado em matriz uniaxial e sinterizado a vácuo em duas temperaturas,1100 e 1150°C/1h. As amostras sinterizadas foram caracterizadas quanto à densidade, porosidade, microestrutura ( microscopia óptica - MO e microscopia eletrônica de varredura - MEV), fases cristalinas (difração de raios - X - DRX), propriedades mecânicas (microdureza e ensaio de flexão em três pontos), comportamento eletroquímico (potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica e polarização anódica) e o ensaio de imersão foram empregados nas amostras obtidas por (MP) e no titânio fundido. Os resultados indicaram morfologia angular, distribuição granulométrica com média de 45 μm, além de densidade aparente e escoabilidade baixas. Foram obtidas amostras com porosidade de aproximadamente 33% e poros interligados dentro de uma faixa de tamanho de 110 140 μm. As análises por MEV e DRX das amostras sinterizadas indicaram a presença de fase α e poros. As amostras sinterizadas a 1150°C revelaram melhor comportamento mecânico em relação as amsotras sinterizadas a 1100°C. As análises eletroquímicas indicaram a elevada resistência a corrosão do titânio fundido, seguida pela amostra sinterizada 1100°C e finalmente das sinterizadas a 1150°C, quando imersas em solução da saliva artificial. O EDS foi executado para verificar a deposição de elementos na superfície. Testes de citotoxicidade demonstraram que o pó e as amostras sinterizadas não apresentaram qualquer efeito tóxico em culturas celulares. As amostras sinterizadas à 1100°C possuiam grau de porosidade e tamanho de poros que favoreceram o crescimento do tecido ósseo, além do módulo de elasticidade próximo ao tecido ósseo e foram mais resistentes a corrosão na solução simuladora. / The development of materials with a porous surface has been widely studied in the field of biomaterials, because the porous structure allows bone tissue growth, increasing the bonding since the tissue and the material, favoring osteointegration. Given the excellent biocompatibility, high corrosion resistance and combination of high strength with low density, titanium is one of the most suitable materials for dental implants. However, the high reactivity in liquid state ends up hindering their fusion. The technique of powder metallurgy (PM) is an alternative for cost reduction, allowing to obtain superior samples at lower temperatures, closer to the bone tissue in terms of elastic modulus. The objective of this study was to evaluate porous samples obtained by conventional PM. Initially the powder of commercially pure titanium (cp-Ti) was obtained by hydridedehydride (HDH) process, followed by uniaxial pressing and vacuum sintering at 1100 and 1150 °C/1h. The sintered samples were characterized - density, porosity, microstructure (SEM), crystalline phases (XRD), mechanical properties (microhardness and three point bending test), electrochemical behavior (open circuit potential, anodic polarization and electrochemical spectroscopy impedance and immersion essay) applied in porous samples and cast titanim The results indicated angular particle morphology, 45 μm average particle size distribution, low apparent density and flowability. The different processing temperatures enabled to obtain samples with approximately 33 % interconnected porosity and average pore size in 110-140μm range. SEM and XRD analysis of the sintered samples revealed the presence of α phase and pores. Samples sintered at 1150°C showed superior mechanical behavior. Electrochemical analysis (in artificial saliva solution) indicated higher corrosion resistance of cast titanium compared to porous samples . Cytotoxicity tests proved that the powder and sintered samples has no toxic effects on cell cultures. Samples sintered at 1100 °C excels in bone growth stimulation, elasticity modulus and corrosion resistance, due to superior porosity and pore size range properties, creating a material analogous to the bone.

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-09-26T22:13:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Elinaldo Neves dos Santos.pdf: 7749958 bytes, checksum: 8e4218776b8daae81116df3544562d61 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-19T20:16:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Elinaldo Neves dos Santos.pdf: 7749958 bytes, checksum: 8e4218776b8daae81116df3544562d61 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-19T20:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Elinaldo Neves dos Santos.pdf: 7749958 bytes, checksum: 8e4218776b8daae81116df3544562d61 (MD5) Previous issue date: 2017-09-05 / Ligas de alumínio são extensivamente utilizadas devido às suas excelentes características de baixo peso e boas propriedades mecânicas como ductilidade aliado a uma excelente resistência a corrosão dentre outras. O presente trabalho de pesquisa consiste na fabricação e caracterização da liga de alumínio-silício a partir de pós elementares de alumínio (AA 1100) e de pós de silício (Si) nas percentagens em massa de 5, 10 e 13% e com o tempo de 30, 60 e 120 minutos para cada percentagem, fabricados através da técnica de metalurgia do pó via moagem de alta energia (MAE) utilizando um moinho vibratório do tipo Spex, seguido de compactação uniaxial a frio e sinterização. Os pós processados foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Dispersiva de raios X (EDS) e Difração de Raios - X (DRX). Após a sinterização as amostras foram caracterizadas por Microscopia óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Dispersiva de raios X (EDS). A caracterização mecânica foi feita por dureza Vickers (HV). Na análise por MEV dos pós foi constatado que as partículas de pós diminuíram com o aumento do tempo de moagem nas três percentagens de silício. Após a sinterização conseguiu-se visualizar uma boa incorporação e uma distribuição homogênea do elemento de liga na matriz nas análises de MEV e MO. Os resultados de dureza revelaram aumento na dureza em relação a matriz AA1100 sem o elemento de liga. Convém destacar que a liga com 10% em massa de silício e processada durante 120 min apresentou o melhor resultado de dureza, onde foi verificado um aumento de 720,99% em relação a matriz AA1100. / Aluminum alloys are widely used because of their excellent characteristics of low weight and good mechanical properties such as ductility combined with excellent corrosion resistance among others. The present research consists on the manufacture and characterization of aluminum-silicon alloy from elemental aluminum powders (AA 1100) and elemental silicone powders (Si) in mass percentages of 5, 10 and 13% and with the time of 30, 60 and 120 minutes for each percentage, manufactured by powder metallurgy technique using mechanical alloying (MA) using a Spex shaker mills, followed by pressing and cold sintering. The powders - processed were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), X - ray Dispersive Spectroscopy (EDS) and X - ray Diffraction (XRD). After sintering, the samples were characterized by Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Dispersive Spectroscopy (EDS). The mechanical characterization was done by Vickers hardness (HV). In the SEM analysis of the powders it was observed that the powder particles decreased with increasing grinding time in the three silicone fractions. After sintering, it was possible to visualize a good incorporation and a homogeneous distribution of the alloying element in the matrix in the SEM and MO analyzes. The hardness results showed increase of hardness in relation to the AA1100 matrix without the alloying element. It should be noted that the alloy with 10% by of silicone mass and processed for 120 min presented the best hardness result, where an increase of 720.99% was verified in relation to the AA1100 matrix.

A presente pesquisa é proveniente da necessidade de conhecer os mecanismos de controle de peças sinterizadas, tendo como objetivo a melhoria da produção. Esse gerenciamento representa uma grande influência no preço da tecnologia. Mais especificamente o estudo de caso é relacionado ao controle dimensional de um calço sinterizado. Essa peça de geometria simples, um disco, deve ter o seu diâmetro e acima de tudo a sua altura controlados. O diâmetro é controlado pelas dimensões estabelecidas, as características da mistura de pós e o forno de sinterização. Uma vez esses parâmetros estejam corretamente estabelecidos, o diâmetro do calço pode não variar substancialmente. Entretanto, o controle de altura da peça é um passo crítico. A precisão requerida pode ser na ordem de 0.05 mm para cada categoria que os calços são divididos, o que é difícil de ser atingido em grande números em baixa dispersão. Sempre haverá uma variação em torno de um valor significativo. Nesse estudo, utilizando o processo de controle estatístico como um instrumento de decisão é encontrada sob qual condição a produção é melhor estabelecida. Além disso, o estudo permite o estabelecimento de quantas partes serão fabricadas para a obtenção de uma altura particular e quantas partes serão reclassificadas. Toda essa informação implica diretamente no controle de custo de produção. / The proposition for this work comes to the necessity of the knowledge of mechanisms controls for sintered parts, aiming the improvement of the production. This management means a great influence in the technology price. More specifically the case study is related to the dimensional control of a sintered shim. This part of simple geometry, i.e., a disk, has to have its diameter and above of all the height accurately controlled. The diameter is controlled by the die set dimensions, powders mixture characteristics and sintering furnaces. Once these parameters are correctly set, the shim diameter may not vary substantially. However, the part height control is a critical step. The required precision may be in the order of 0.05 mm for each class that are divided the shims, which is difficult to be attained in large numbers at small dispersion. There will be always a variation around a mean value. In this study, using the statistical process control as a decision-taking instrument it is found under which condition the best yield is set. Moreover, the study allows the establishment of how many parts are to be fabricated for the obtention of a particular height class and how many parts will be reclassified. All this information directly implicate in production cost control.

A presente pesquisa é proveniente da necessidade de conhecer os mecanismos de controle de peças sinterizadas, tendo como objetivo a melhoria da produção. Esse gerenciamento representa uma grande influência no preço da tecnologia. Mais especificamente o estudo de caso é relacionado ao controle dimensional de um calço sinterizado. Essa peça de geometria simples, um disco, deve ter o seu diâmetro e acima de tudo a sua altura controlados. O diâmetro é controlado pelas dimensões estabelecidas, as características da mistura de pós e o forno de sinterização. Uma vez esses parâmetros estejam corretamente estabelecidos, o diâmetro do calço pode não variar substancialmente. Entretanto, o controle de altura da peça é um passo crítico. A precisão requerida pode ser na ordem de 0.05 mm para cada categoria que os calços são divididos, o que é difícil de ser atingido em grande números em baixa dispersão. Sempre haverá uma variação em torno de um valor significativo. Nesse estudo, utilizando o processo de controle estatístico como um instrumento de decisão é encontrada sob qual condição a produção é melhor estabelecida. Além disso, o estudo permite o estabelecimento de quantas partes serão fabricadas para a obtenção de uma altura particular e quantas partes serão reclassificadas. Toda essa informação implica diretamente no controle de custo de produção. / The proposition for this work comes to the necessity of the knowledge of mechanisms controls for sintered parts, aiming the improvement of the production. This management means a great influence in the technology price. More specifically the case study is related to the dimensional control of a sintered shim. This part of simple geometry, i.e., a disk, has to have its diameter and above of all the height accurately controlled. The diameter is controlled by the die set dimensions, powders mixture characteristics and sintering furnaces. Once these parameters are correctly set, the shim diameter may not vary substantially. However, the part height control is a critical step. The required precision may be in the order of 0.05 mm for each class that are divided the shims, which is difficult to be attained in large numbers at small dispersion. There will be always a variation around a mean value. In this study, using the statistical process control as a decision-taking instrument it is found under which condition the best yield is set. Moreover, the study allows the establishment of how many parts are to be fabricated for the obtention of a particular height class and how many parts will be reclassified. All this information directly implicate in production cost control.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma forma alternativa de se produzir alvos para irradiação contendo urânio, destinados à produção do par de radionuclídeos 99Mo-99mTc. Estes alvos foram obtidos por metalurgia do pó, utilizando-se pós de níquel e de cobre, servindo o compactado como meio de encapsulamento para um cilindro de urânio a ser irradiado. O desenvolvimento compreendeu as etapas de caracterização química e física dos pós-utilizados. Os alvos foram compactados em prensa uniaxial e em prensa isostática a frio. As amostras foram sinterizadas em três atmosferas diferentes: argônio, hidrogênio e em alto vácuo. Quando do uso conjunto de cobre e níquel, foi feita sinterização por dois corpos, i.e., um compactado de níquel contendo o núcleo para ser irradiado e um compactado de cobre para servir de infiltrante. Isto, visando a eliminação de porosidade interconectada, permitindo o selamento do conteúdo físsil no interior do compactado. Os alvos após sinterização foram caracterizados fisicamente sendo avaliada a massa específica, pelo método geométrico e pelo princípio de Arquimedes. A porosidade foi medida pela técnica de porosimetria de mercúrio. Os alvos prontos foram caracterizados micro estruturalmente por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que a densificação do níquel foi diretamente proporcional à pressão de compactação obtendo-se 87% de densidade relativa após prensagem a 800 MPa (limite superior de compactação para ligas metálicas) e sinterização por 4 h a 600 ºC em atmosfera de hidrogênio. A sinterização por dois corpos (níquel com cobre) mostrou-se promissora para o uso como invólucro para núcleos, em termos de integridade estrutural e selamento devido à ausência de porosidade interconectada. / The objective of this work was to develop an alternative way to obtain targets for irradiation, containing uranium, destined for the production of the radionuclide pair 99Mo-99mTc. The targets were obtained using powder metallurgy using nickel and cooper powders, serving the compact as a medium for encapsulation of a uranium cylinder to be radiated. The development started with the chemical and physical characterization of the used powders. The targets were compacted either in uniaxial press and cold press isostatic. The samples were sintered at three different atmospheres: argon, hydrogen and high vacuum. In the case of use of nickel and copper, it was used the two bodies technique for sintering, i.e., a nickel compact containing a core to be irradiated and the cooper used as infiltrant. This was aiming at the elimination of interconnected porosity, allowing the sealing of any fissile content in the interior of the compact. The targets were physically characterized after sintering the density being evaluated by geometrical method and the Archimedes principle. The porosity was measured by the technique of mercury porosimetry. The targets were microstructurally characterized using optical and scanning electronic microscopy. The results indicated that the nickel densification was directly proportional to the compaction pressure yielding 87% relative density after pressing at 800 MPa (upper limit for alloys compaction) and sintering for 4 h at 600 °C in hydrogen atmosphere. Sintering of two bodies (nickel and copper) has shown some feasibility for use as core casing in terms of structural integrity and sealing due to the absence of interconnected porosity.

Existem diversos componentes produzidos por metalurgia do pó que necessitam utilizar uma matéria prima nobre devido a aplicações que causam desgaste em áreas específicas. Desta forma faz-se necessário o desenvolvimento de um material tornando o projeto mais atraente economicamente. O objetivo deste trabalho é analisar e discutir o efeito da densidade nas propriedades mecânicas e microestruturais de materiais com gradiente de função, compostos por metade de ferro comercialmente puro e a outra metade de um material mais nobre, que contém elementos de liga específicos para tratamento de sinterhardening. Corpos de prova foram compactados variando-se a densidade, posteriormente sinterizados e revenidos. Ensaios mecânicos e análise microestrutural foram realizados. Foi possível verificar, de acordo com os resultados, que o aumento da densidade promove o aumento das propriedades mecânicas. Além disso, um pequeno incremento na densidade do componente proporciona a formação do dobro de martensita. Desta forma, é possível fabricar componentes com esta composição levando-se em consideração a distância referente a zona de transição para que as propriedades necessárias estejam presentes nas regiões críticas. / There are several components produced by powder metallurgy that need to use a noble raw material due to applications that cause wear in specific areas. In this way it is necessary to develop a material made the project more economically attractive. The objective of this work is to analyze and discuss the effect of density on the mechanical and microstructural properties of functionally gradient materials composed of half of commercially pure iron and the other half of a more noble material containing specific alloying elements for the treatment of sinterhardening. Test specimens were compacted by varying the density, sintered and tempered. Mechanical tests, metallographic analysis and hardness were performed. It was possible to verify, according to the results, that the increase of the density promotes the increase of the mechanical properties. In addition, a small increase in component density gives the formation of twice martensite.In this way, it is possible to fabricate components with this composition taking into account the distance of the transition zone so that the necessary properties are present in the critical regions.