Orientadores: Ana Maria M. Nazar, Ricardo E. Medrano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T10:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sagradi_Marcello_M.pdf: 11321510 bytes, checksum: 9e4a5b3b4d657979e73fcaff4ac13ac4 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Materiais superplásticos podem sofrer altos níveis de deformação de maneira homogênea quando submetidos a condições de processamento específicas (alta temperatura e baixa taxa de deformação). Os aços inoxidáveis duplex podem ser superplásticos, contudo isto só é possível para materiais com estrutura refinada, ou seja, é necessário que o tamanho de grão seja inferior a 10 µm. O objetivo deste trabalho é desenvolver e estudar, em função da microestrutura de partida, o comportamento superplástico do aço inoxidável duplex 2205 (21,13% Cr; 4,73% Ni; 2,75% Mo; 0.18N). Para atingir este propósito, um material não superplástico foi submetido a diversos tratamentos termomecânicos, incluindo laminação a quente (80% de redução de área) no campo bifásico, laminação a frio (vários graus de redução) após um tratamento de solubilização no campo monofásico (ferrítico) e um tratamento de solubilização após cada processo de deformação. Desta forma, fabricaram-se duas categorias de materiais: os materiais brutos de laminação e os materiais solubilizados. Para avaliar a superplasticidade, todos os materiais listados acima foram submetidos ao ensaio de tração à temperatura de 980°C com mudança de taxa de deformação. Tal procedimento permitiu a determinação do expoente de sensibilidade à taxa de deformação (m) em função da taxa de deformação. Para verificar a correlação existente entre os resultados obtidos pelos ensaios e a microestrutura de partida, em alguns casos, realizaram-se ensaios de tração até a fratura com uma taxa de 3 x I0-4 s-1 na mesma temperatura. Foi feita ainda uma análise metalográfica em cada corpo-de-prova após cada ensaio de tração. O trabalho permitiu concluir que, como o processo de deformação a frio produz microestruturas mais refinadas, este é mais indicado para tornar o aço estudado superplástico. O tratamento mais efetivo foi a laminação do material a frio com uma redução de 80% após uma solubilização a 1380°C, o que resultou em tamanhos de grão da ordem de 5 µm. Neste caso, o valor máximo encontrado para o alongamento foi de 1500%, para uma taxa de 3 x I0-4 s-1, onde o valor de m é de 0,64. Taxas de deformação menores não melhoraram a superplasticidade do material, devido à precipitação de fase sigma em ensaios mais lentos. Acredita-se que a fase sigma nucleia cavidades, promovendo a falha prematura do material / Abstract: Superplastic materials can undergo high deformation levels with high uniformity when submitted to specific conditions (high temperature and slow strain rate). Duplex stainless steel may exhibit superplastic behavior. However, this is only possible to fine-grained materials, in other words, a grain size less than 10 µm is required. The purpose of this work is to develop and study as a function of prior microstructure the superplastic behavior of the 2205 duplex stainless steel (21.13% Cr, 4.73% Ni, 2.75% Mo, 0.18N). To reach this goal, a non-superplastic material was submitted to several thermomechanical treatments, including hot rolling (80% of area reduction) in the dual-phase field, cold rolling (several levels of area reduction) after a solution treatment in the single phase field (ferritic) and a solution treatment after each deformation process Therefore, it was made two categories of materials: the as rolled materials and the solution treated ones. To evaluate the superplasticity, all materials listed were tested by means of the tensile strain rate change test at 980°C. This allowed the determination of the strain rate sensitivity exponent (m) as a function of strain rate. To verify the correlation between the results of the tensile strain rate change tests and the prior microstructure, in some cases hot tensile tests were performed at 980°C with a strain rate of 3 x I0-4 s-1. The final microstructure of each hot tensile test sample was also analyzed. The main conclusions are listed as follows as the cold work processes produce more refined microstructures, they are more suitable to impair a superplastic behavior to the steel studied. The most effective treatment was cold rolling the material (80%) after a solution treatment at 1380°C. This treatment produced materials whose grain size was about 5 µm. In this case, for a strain rate of 3 x I0-4 s-1the elongation reached 1500% and m value obtained was 0.64. Lower values of strain rate do not increase the material superplasticity. This is related to sigma phase precipitation in the slower test. It was believed that sigma phase nucleates cavities and then promotes premature failure of the material / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 432912.pdf: 2813510 bytes, checksum: 27b10f4f1f0b16b235f92d08fc568d03 (MD5) Previous issue date: 2011-05-23 / Este trabalho tem por objetivo avaliar um equipamento comercial para a inspe??o instrumental de postes de madeira em servi?o na rede de distribui??o de energia el?trica, baseado em medidas de propriedades f?sicas (umidade e densidade). Os resultados obtidos foram comparados com o m?todo tradicional de inspe??o (n?o instrumental), baseado na verifica??o visual, ac?stica e de res?duos s?lidos retirados do interior do poste; e com os testes destrutivos de flex?o executados segundo a norma NBR 6231 para postes previamente inspecionados e retirados de servi?o. Atrav?s da an?lise dos dados foi poss?vel avaliar o grau de assertividade do m?todo instrumental, bem como indicar a viabilidade t?cnica de seu uso na rotina de manuten??o dessas estruturas pelas empresas do setor el?trico.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 438591.pdf: 14141223 bytes, checksum: 39eb1c71b3230f28ddcc9dc1ae6526c5 (MD5) Previous issue date: 2012-03-23 / This paper presents results of tests on poles of wood of different species of Eucalyptus, new and removed from the network of distribution of electric energy in southern Brazil. Are presented correlations between mechanical properties, density, state of deterioration and lumen diameter of Eucalyptus poles. The state of deterioration was determined by field inspections. Poles in various states of deterioration were removed from the network for static bending tests and density measurements. Analysis of the lumen diameter were performed by scanning electron microscopy to correlate the density with the wood anatomy and identification of the treatment used as a preservative. The mechanical tests indicated that the average values of bending strength and stiffness decline with the deteriorating state of Eucalyptus. But, there was a large variation in these measures influenced by the density of the wood. Less dense woods presented low residual mechanical strength even though not presenting signs of deterioration. This study indicated that the state of deterioration measured by field inspection alone is not a good indicator for predicting the durability of eucalyptus structures, making necessary a preliminary analysis of the density. The data obtained from SEM/EDX about chemical treatment and morphological characterization of wood structures come to complement the data obtained through inspection that allowed a real evaluation of the deterioration of these poles on the network. / O presente trabalho apresenta resultados de testes realizados em postes de madeira, de diferentes esp?cies de eucalipto, novos e retirados da rede de distribui??o de energia el?trica no Sul do Brasil. S?o apresentadas correla??es obtidas entre propriedades mec?nicas, densidade, estado de deteriora??o e di?metro do l?men das fibras de postes de eucalipto. O estado de deteriora??o foi determinado por inspe??es em campo. Postes em diferentes estados de deteriora??o foram retirados da rede para ensaios de flex?o est?tica, medidas de densidade. An?lises do di?metro do l?men foram realizadas por Microscopia Eletr?nica de Varredura para correlacionar a densidade com a estrutura anat?mica da madeira e para identifica??o do tratamento empregado como preservante. Os testes mec?nicos indicaram que os valores m?dios da resist?ncia a flex?o e da rigidez decrescem com o estado de deteriora??o do eucalipto. Entretanto, verificou-se uma grande varia??o nessas medidas influenciada pela densidade da madeira. Madeiras menos densas apresentaram baixa resist?ncia mec?nica residual mesmo sem apresentar sinais de deteriora??o. Esse estudo indicou que o estado de deteriora??o avaliado pela inspe??o em campo, por si s? n?o ? um bom indicativo para prever a durabilidade das estruturas de eucalipto, fazendo-se necess?ria uma an?lise preliminar da densidade da mesma. Os dados obtidos com MEV/EDS, sobre o tratamento qu?mico e a caracteriza??o morfol?gica das estruturas de madeira v?m a complementar os dados obtidos com a inspe??o que possibilitaram uma avalia??o real da deteriora??o desses postes na rede.

O presente trabalho tem como objetivo analisar as propriedades mecânicas, térmicas, termo dinâmico-mecânicas e morfológicas de compósitos preparados com poliestireno expandido reciclado e pó de madeira. Compósitos com diferentes teores de agente compatibilizante e diferentes teores de pó de madeira foram desenvolvidos em extrusora dupla rosca co-rotante e moldados por injeção. Os resultados obtidos demonstram que o compatibilizante com maior quantidade de anidrido maleico, menor massa molar ponderal média e utilizado em quantidade igual a 2% em massa gerou compósitos com melhores propriedades mecânicas. A melhora na adesão interfacial também foi observada através da análise termo dinâmico-mecânica. Verificou-se aumento no módulo de armazenamento, redução na altura do pico de tan δ e também menor valor do fator de adesão, associado com a maior adesão na região da interface. Para os compósitos desenvolvidos com diferentes teores de pó de madeira a densidade obtida foi semelhante a densidade teórica indicando estar de acordo com a regra das misturas. A utilização de compatibilizante reduziu o teor de vazios dos compósitos. Os resultados obtidos nos ensaios de flexão demonstraram que o módulo de flexão aumenta com a quantidade de carga e também se aproxima do comportamento previsto pela regra das misturas, entretanto os compósitos sem compatibilizante apresentaram redução na resistência a flexão com o aumento do teor de pó de madeira. No ensaio de impacto observou-se redução da resistência ao impacto com a adição de carga, porém os compósitos com compatibilizante apresentaram resultados superiores aos compósitos sem compatibilizante para todos os teores de pó de madeira. Observou-se aumento no módulo de armazenamento, no módulo de perda e também na efetividade do reforço com a adição de pó de madeira. Ocorreu redução na largura e também na altura do pico de tan δ conforme a adição das partículas de madeira, contudo os compósitos com compatibilizante apresentaram redução mais acentuada devido à melhora na adesão interfacial. O modelo teórico para predizer o comportamento do módulo de armazenamento demonstrou proximidade com os valores experimentais para baixos teores de carga. Para tan δ o modelo teórico se mostrou inadequado. As micrografias dos compósitos sem compatibilizante indicaram arrancamento e a presença de vazios entre o pó de madeira e a matriz, entretanto os compósitos com compatibilizante demonstraram maior recobrimento das partículas de madeira pela matriz. A estabilidade térmica dos compósitos com compatibilizante foi reduzida para todos os teores de pó de madeira quando comparada aos compósitos sem compatibilizante. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-29T19:17:12Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Matheus Poletto.pdf: 13891003 bytes, checksum: 55e82e4ccfc0e75de63aa030fd38a84e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-29T19:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Matheus Poletto.pdf: 13891003 bytes, checksum: 55e82e4ccfc0e75de63aa030fd38a84e (MD5) / The present work aims to analyze the mechanical, thermal, dynamicalmechanical thermal properties and morphology of composites based on recycled polystyrene and wood flour. Composites with different types and levels of coupling agent and also with different levels of wood flour were developed in a co-rotating twin-screw extruder and injection molded. The results show that the coupling agent with higher amount of maleic anhydride, lower weight average molecular weight and used in to 2% by weight produced composites with better mechanical properties. The improvement in interfacial adhesion was also observed by dynamical-mechanical thermal analysis. An increase in the storage modulus, decrease in peak height and also lower value of adhesion factor, was observed due to the improved on interfacial adhesion. For the composites developed with different levels of wood flour density obtained was similar to theoretical density indicating that in accordance with the rule of mixtures. The use of coupling agent reduced the concentration of voids in the composites. The flexural modulus increases with the amount of wood flour and also approaches the behavior predicted by the rule of mixtures, however the composites without coupling agent showed reduction in flexural strength. The impact strength decreases with the addition of wood flour, but the composites with coupling agent showed better results than the composite without coupling agent for all levels of wood flour. There was an increase in the storage modulus, loss modulus and also the efficiency of filler with the addition of wood flour. There was a reduction in width and also in peak height of tan δ as the addition of wood particles, composite with coupling agent demonstrated greater reduction due to improved on interfacial adhesion. The theoretical model to predict the behavior of the storage modulus showed proximity with the experimental values for low levels of filler. Theoretical model for tan δ proved inadequate. The micrographs of composites without coupling agent indicated the presence of pulled-out traces and gaps between the wood flour and matrix, however the composites with coupling agent show the strong bonding and good wetting of the fillers by the matrix. The thermal stability of composites with coupling agent was reduced for all levels of wood flour when compared to composites without coupling agent.

O presente trabalho apresenta um estudo do efeito do hidrogênio, a influência da temperatura e do tempo no processo de pós-oxidação por plasma pulsado na liga ferrosa AISI 1045 previamente nitretada a plasma. O estudo das fases cristalinas presentes no sistema foi realizado pela técnica de difração de raios X (DRX). O método de refinamento por Rietveld foi utilizado para quantificar o conteúdo de fases presentes. A estrutura eletrônica da superfície oxidada foi estudada por espectroscopia de fotoelétron induzidos por raios X (XPS). A morfologia e espessura da camada do óxido foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). As propriedades mecânicas foram estudadas mediante ensaios de nanoindentação. Ensaios de névoa salina foram executados com o intuito de estudar a resistência à corrosão acelerada do sistema tratado. O hidrogênio controla a formação das fases oxidadas (hematita (α-Fe2O3) e magnetita (Fe3O4)). Uma concentração de 25% de H2 na mistura gasosa oxidante proporciona uma camada de óxido livre de hematita. Por um lado, a espessura do óxido segue um comportamento exponencial tipo Arrhenius em função da temperatura de tratamento típico de um processo termicamente induzido, com uma energia de ativação de 68±5 kJ/mol. Por outro lado, a espessura de óxido segue um comportamento tipo-parabólico com o tempo de tratamento típico de um processo de reação-difusão. Baixas temperaturas e curtos tempos de processo proporcionam camadas de óxidos mais homogêneas, compactas e com maior dureza. Os ensaios de corrosão mostraram que superfícies sem estruturas globulares, mais compactas e com poros fechados possuem uma maior resistência à corrosão, porém ainda não atende a especificação mínima para possível substituição do cromo duro em ligas ferrosas. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-03T20:03:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Ane Cheila Rovani.pdf: 4107903 bytes, checksum: b0c996d1f4f11b450359612f22128b77 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-03T20:03:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Ane Cheila Rovani.pdf: 4107903 bytes, checksum: b0c996d1f4f11b450359612f22128b77 (MD5) / This work shows the hydrogen effect and the influence of processing temperature and time in the post-oxidation treatment by pulsed plasma on nitrided AISI 1045 ferrous alloy. The crystalline structure was analyzed by X-ray diffraction (XRD). The Rietveld refinement method was used in order to quantify the present phases in the system. The electronic structure of the oxide layer was studied by X-ray photoemission electron spectroscopy (XPS). The morphology and oxide layer thickness were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The mechanical properties were studied by nanoindentation tests. In an effort to know the corrosion resistance of our systems, salt spray tests were executed. Hydrogen controls the formation of oxide phases (hematite (α-Fe2O3) and magnetite (Fe3O4)). A 25 % H2 concentration in the oxidation gas mixture leads to obtain a hematite-free oxide layer. On one hand, the oxide layer thickness follows an exponential Arrhenius-like behavior with processing temperature which is characteristic of a thermally induced-process with activation energy of 68±5kJ/mol. On the other hand, the oxide layer thickness follows a parabolic-like behavior with processing time which is characteristic of the reaction-diffusion process. Lower temperatures and shorter times of processing render more homogenous and compacts oxide layers with higher hardness. Although, corrosion tests show that surfaces without globular structures, more compacts and with closed-pores have higher corrosion resistances, our system does not attend the minimal specification in order to substitute hard chromium in ferrous alloys.

Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-03T20:37:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Aline Gehlen .pdf: 3582943 bytes, checksum: 4de504b4d7925f71eeeecc0879487a8c (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-03T20:37:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Aline Gehlen .pdf: 3582943 bytes, checksum: 4de504b4d7925f71eeeecc0879487a8c (MD5)

Os modos de interação de silsesquioxano poliédrico oligomérico (POSS) de gaiolas fechadas com distintos grupos funcionais foram avaliados na nanoestruturação de polipropileno isotático (iPP) via processamento reativo. Analisaram-se POSS com grupos substituintes isobutila, alila e vinila em concentrações de 0,5, 1, 2 e 5%m misturados a iPP fundido utilizando peróxido de dicumila (DCP) como iniciador. Na caracterização dos nanocompósitos foram utilizadas diversas técnicas. A morfologia foi avaliada através de cromatografia por exclusão de tamanho, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, microscopia de transmissão e difração de raios X. O comportamento viscoelástico dos materiais no estado fundido foi medido por reologia oscilatória e no estado sólido por análises dinâmico-mecânicas. As transições térmicas foram levantadas tanto por análises dinâmico-mecânicas como por calorimetria diferencial de varredura. Modificações morfológicas e viscoelásticas importantes foram observadas para os nanocompósitos em dependência do tipo e teor de POSS empregado. A adição do Octaisobutil-POSS (OI) sugere ação estabilizante radicalar e lubrificante para este POSS. Os efeitos da incorporação do Alilisobutil-POSS (AL) indicam que este atuou como agente plastificante em função da concentração. Com Octavinil-POSS (OV) os nanocompósitos parecem adquirir estrutura ramificada ou interligada em dependência da concentração. A ativação radicalar promovida pelo DCP mostrou-se fundamental na enxertia de alguns POSS. Assim, a forma e intensidade das interações entre nanocargas e matriz foram definidas pelos grupos funcionais e concentração dos POSS. Alterações observadas na morfologia, propriedades térmicas e viscoelásticas são resultantes dessas formas e graus de interação. Deste modo, foi possível propor mecanismos de interação e arranjos morfológicos entre iPP, DCP e POSS pela avaliação do conjunto de resultados obtidos. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-10-06T16:44:04Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Sergio Graniero Echeverrigaray.pdf: 3289598 bytes, checksum: f804be75d287c3fd55eeb0690f47dfab (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-06T16:44:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Sergio Graniero Echeverrigaray.pdf: 3289598 bytes, checksum: f804be75d287c3fd55eeb0690f47dfab (MD5) / The interaction modes of polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) of closed cages with distinct functional groups were evaluated on isotactic polypropylene (iPP) nanostructuration via reactive processing. POSS were analyzed with isobutyl, allyl and vinyl substituent groups in concentrations of 0.5, 1, 2 and 5m% mixed with melting iPP using dicumil peroxide (DCP) as initializer. Several techniques were used to characterize the nanocomposites. The morphology was evaluated through size exclusion chromatography, Fourier transformed infrared spectroscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. The samples viscoelastic behavior in melting state was measured by oscillatory rheometry and in solid state by dynamic mechanical analysis. The thermal transitions were obtained through dynamic mechanical analysis and differential scanning calorimetry. Important morphology and viscoelastic modifications were observed in nanocomposites by dependency on the type and content of POSS used. The addition of OctaIsobutyl-POSS (OI) suggests lubricant and radicalar stabilizing action for this POSS. The AllylIsobutyl-POSS (AL) incorporation effects indicate that this one acted as plasticizing agent in function of concentration. With OctaVinyl-POSS (OV), the nanocomposites seem to acquire ramified or interlinked structure in dependency on concentration. The radicalar activation promoted by DCP was decisive in the grafting efficiency for some POSS. Therefore, the mode and the interaction intensity between nanoparticles and polymeric matrix were defined by functional groups and POSS concentration. Changes observed in morphology, thermal and viscoelastic properties as in solid state as in melting state are results of these modes and interaction degrees. It was possible to propose interaction mechanisms and morphology arrangements among iPP, DCP and POSS by evaluation of the obtained results as a whole.

O fenômeno de atrito ainda não possui um entendimento em termos fundamentais. Tal compreensão poderia contribuir no esclarecimento da dissipação de energia por atrito durante a interação entre os átomos de duas ou mais superfícies ao longo de um contato. Essa interpretação para pequenas escalas pode levar ao desenvolvimento de novos materiais, ou mesmo a avanços em materiais já existentes e ainda na engenharia de superfícies, visando uma melhor eficiência energética de componentes para diversas finalidades. Com foco nas leis fundamentais do atrito, neste trabalho investigou-se quantitativamente o comportamento do atrito nas camadas mais externas do aço AISI 1045. Para isso, as superfícies do mesmo foram nitretadas e pós oxidadas à plasma, gerando diferentes nanocamadas de óxido, as quais variaram de 0 a 408 nm. Para a caracterização morfológica foram empregadas técnicas de microscopia de varredura (MEV) e espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GD-OES). A determinação das estruturas cristalinas presentes nas camadas superficiais das amostras foi obtida por difração de raios X (DRX) em ângulo rasante. Como resultado, foi observado que a camada nitretada é composta de nitretos γ’-Fe4N e ε-Fe2-3N, enquanto que as camadas superficiais das amostras oxidadas são compostas apenas por Magnetita (Fe3O4) com espessuras nanométricas. O coeficiente de atrito, ou do ingês, coefficient of friction (CoF), além dos dados de rugosidade e módulo elástico reduzido foram obtidos por ensaios de nanoindentação. Foi evidenciado que propriedades como dureza e rugosidade das amostras analisadas não mudam fortemente, dentro da incerteza experimental. No entanto, quando comparadas as amostras oxidadas com a somente nitretada foi observado que o coeficiente de atrito diminui quando a superfície contém a fase magnetita. Porém, comparando apenas as amostras oxidadas o CoF não variou com a espessura das nanocamadas do óxido. Com isso, pode se inferir que o comportamento do atrito é influenciado pela mudança físico-química da superfície (nitrogênio versus oxigênio, nitretos versus magnetita). Os resultados experimentais podem ser explicados com base em modelos de dissipação de energia por fônons. Os referidos modelos relacionam os modos de frequência vibracionais dos átomos presentes na superfície com o coeficiente de atrito e permitem inferir que em ensaios com indentações de até 200 nm o mecanismo dissipativo (atrito) é iniciado por vibrações locais e não coletivas. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-05-18T12:02:17Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Nerio Bogoni Junior.pdf: 29520976 bytes, checksum: 49b9ea3813aa49e566fa2312582745c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-18T12:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Nerio Bogoni Junior.pdf: 29520976 bytes, checksum: 49b9ea3813aa49e566fa2312582745c2 (MD5) Previous issue date: 2016-05-18 / CAPES / FAPERGS / The friction phenomenon still does not have an understanding in fundamental terms. Such understanding would help clarifying the frictional energy dissipation during the interaction between atoms of two or more surfaces along a contact. This interpretation for small scales could lead to the development of new materials and also to advances on existing ones, as well as to advances in surface engineering in order to improve the energy efficiency of components for various purposes. Focusing on the fundamental laws of friction, this work investigated quantitatively the friction behavior on the outermost layers of AISI 1045 steel. For this, the material’s surfaces were nitrided and post-oxidized by plasma treatment, generating different thicknesses of oxide which varied from 0 to 408 nm. For morphological characterization were employed scanning electron microscopy (SEM) and glow discharge optical emission spectrometry (GD-OES). The determination of crystal structures on the outermost layers were obtained by X-ray diffraction (XRD) at grazing angle. From this, it was observed that the nitrided layer is composed of nitride phases' such as γ’-Fe4N and ε-Fe2- 3N, while the surface of the oxidized samples reveal only a phase constituted of pure magnetite (Fe3O4) with nanometric thickness. Friction coefficient (CoF), roughness and reduced elastic modulus data were obtained by nanoindentation tests. Properties such as hardness, Young's modulus, surface roughness and plasticity index of all samples did not change greatly within the margin of experimental scatter. Comparing the oxidized samples with the just nitrided exhibits a decrease on the friction coefficient when the surface layer contains magnetite. Further, a comparison within the oxidized samples show CoF does not vary with the thickness of oxide. Thus, it can be inferred that the friction behavior is influenced by physical and chemical change of surface (nitrogen vs. oxygen, nitrides versus magnetite). As a consequence, the experimental results can be explained based on energy dissipation models by phonons. The referred models relate the vibrational frequency modes of the atoms present on the surface with the coefficient of friction, allowing to be inferred that in indentation tests with up to 200 nm, the dissipative mechanism (friction) is initiated by local and not collective vibrations.

O presente trabalho discute o comportamento tribológico do politetrafluoretileno (PTFE), polímero amplamente utilizado na indústria em inúmeras aplicações tribológicas sem lubrificação, de onde se pode destacar sua utilização em mancais de deslizamento. Fez-se uma revisão bibliográfica buscando entender quais os principais parâmetros que influenciam o atrito cinético e os mecanismos que operam em polímeros. Foram realizados, ensaios de longa duração, em uma máquina de atrito cinético, desenvolvida e construída no Laboratório de Superfícies e Contato (LASC) da UTFPR, na qual uma bucha polimérica desliza, sem lubrificação, sobre um eixo metálico. Esta condição simula a aplicação real do PTFE como mancal de deslizamento. Tais procedimentos experimentais são fundamentais para a completa análise das características e do desempenho dos materiais poliméricos em aplicações tribológicas, que normalmente se mostram de maneira complexa. Nos ensaios observou-se que os parâmetros de coeficiente de atrito cinético e de temperatura estabilizam após 80 minutos. Sendo que o primeiro parâmetro diminuiu com incrementos de carregamento normal. Já a temperatura manteve proporcionalidade com o produto do coeficiente de atrito cinético e da raiz quadrada da força normal aplicada. Realizaram-se análises das superfícies, antes e após ensaios, através de técnicas de Interferometria de luz branca, microscopia eletrônica de varredura, FTIR e DSC. Observou-se que os mecanismos de desgaste que operaram foram: o adesivo e o abrasivo, sendo que houve domínio do primeiro. As superfícies do aço inoxidável tiveram alterações sutis, enquanto as superfícies do PTFE sofreram modificações drásticas. Os valores da taxa de desgaste mássico média do PTFE foi proporcional à raiz quadrada da força normal aplicada e o coeficiente adimensional de desgaste de Archard para o sistema teve aproximação satisfatória com os valores disponíveis na literatura. Verificou-se que as partículas de desgaste geradas se mesclaram formando filmes multicamadas, os quais foram expulsos do contato com a sequência do ensaio. Estes filmes multicamadas apresentam aspecto translúcido, aumento do grau de cristalinidade em relação ao material original e alterações nos espectros de infravermelho. Estas alterações sugerem a ocorrência de substituições de flúor por hidrogênio na estrutura do PTFE durante os ensaios. / This work discusses the tribological behavior of polytetrafluoroethylene (PTFE), a polymer widely used in industry for many tribological applications without lubrication, from where you can highlight its use as plain bearings. A literature review was done to understand the main parameters that influence kinetic friction and wear of polymers and the wear mechanisms that operate in these materials. Long tests duration were conducted on a machine of kinetic friction, developed and built at the Laboratory for Surface and Contact (LASC) UTFPR, in which a polymer bushing slides without lubrication on a metal shaft. This condition simulates a real application of PTFE as bearing. These experimental procedures are fundamental to the complete analysis of the characteristics and performance of polymeric materials in tribological applications, which usually show a complex behavior. In the tests was observed that the parameters of kinetic friction coefficient and temperature stabilized after 80 minutes. The first parameter decreased with the normal load and the temperature, in its turn, kept proportional with the product of kinetic coefficient of friction and the square root of the applied normal force. Analyses were performed on the surfaces, before and after tests, using techniques of white light interferometry, scanning electron microscopy, FTIR and DSC. It was found that the wear mechanisms which operated were: adhesive and abrasive, and the first one was dominant. The stainless steel surfaces had subtle changes, while the PTFE surfaces had drastic changes. The values for the PTFE mass wear rate were proportional to the square root of the applied normal force and the dimensionless coefficient of wear for the system had satisfactory approximation to the values available in the literature. It was found that the wear particles merged in multilayer films. These multilayer films were expelled from contact with the test sequence and exhibit translucent appearance, increasing the degree of crystallinity than the material and changes in the infrared spectra. These changes suggest the substitutions occurrence of fluorine for hydrogen in the structure of PTFE during tests.

O presente trabalho discute o comportamento tribológico do politetrafluoretileno (PTFE), polímero amplamente utilizado na indústria em inúmeras aplicações tribológicas sem lubrificação, de onde se pode destacar sua utilização em mancais de deslizamento. Fez-se uma revisão bibliográfica buscando entender quais os principais parâmetros que influenciam o atrito cinético e os mecanismos que operam em polímeros. Foram realizados, ensaios de longa duração, em uma máquina de atrito cinético, desenvolvida e construída no Laboratório de Superfícies e Contato (LASC) da UTFPR, na qual uma bucha polimérica desliza, sem lubrificação, sobre um eixo metálico. Esta condição simula a aplicação real do PTFE como mancal de deslizamento. Tais procedimentos experimentais são fundamentais para a completa análise das características e do desempenho dos materiais poliméricos em aplicações tribológicas, que normalmente se mostram de maneira complexa. Nos ensaios observou-se que os parâmetros de coeficiente de atrito cinético e de temperatura estabilizam após 80 minutos. Sendo que o primeiro parâmetro diminuiu com incrementos de carregamento normal. Já a temperatura manteve proporcionalidade com o produto do coeficiente de atrito cinético e da raiz quadrada da força normal aplicada. Realizaram-se análises das superfícies, antes e após ensaios, através de técnicas de Interferometria de luz branca, microscopia eletrônica de varredura, FTIR e DSC. Observou-se que os mecanismos de desgaste que operaram foram: o adesivo e o abrasivo, sendo que houve domínio do primeiro. As superfícies do aço inoxidável tiveram alterações sutis, enquanto as superfícies do PTFE sofreram modificações drásticas. Os valores da taxa de desgaste mássico média do PTFE foi proporcional à raiz quadrada da força normal aplicada e o coeficiente adimensional de desgaste de Archard para o sistema teve aproximação satisfatória com os valores disponíveis na literatura. Verificou-se que as partículas de desgaste geradas se mesclaram formando filmes multicamadas, os quais foram expulsos do contato com a sequência do ensaio. Estes filmes multicamadas apresentam aspecto translúcido, aumento do grau de cristalinidade em relação ao material original e alterações nos espectros de infravermelho. Estas alterações sugerem a ocorrência de substituições de flúor por hidrogênio na estrutura do PTFE durante os ensaios. / This work discusses the tribological behavior of polytetrafluoroethylene (PTFE), a polymer widely used in industry for many tribological applications without lubrication, from where you can highlight its use as plain bearings. A literature review was done to understand the main parameters that influence kinetic friction and wear of polymers and the wear mechanisms that operate in these materials. Long tests duration were conducted on a machine of kinetic friction, developed and built at the Laboratory for Surface and Contact (LASC) UTFPR, in which a polymer bushing slides without lubrication on a metal shaft. This condition simulates a real application of PTFE as bearing. These experimental procedures are fundamental to the complete analysis of the characteristics and performance of polymeric materials in tribological applications, which usually show a complex behavior. In the tests was observed that the parameters of kinetic friction coefficient and temperature stabilized after 80 minutes. The first parameter decreased with the normal load and the temperature, in its turn, kept proportional with the product of kinetic coefficient of friction and the square root of the applied normal force. Analyses were performed on the surfaces, before and after tests, using techniques of white light interferometry, scanning electron microscopy, FTIR and DSC. It was found that the wear mechanisms which operated were: adhesive and abrasive, and the first one was dominant. The stainless steel surfaces had subtle changes, while the PTFE surfaces had drastic changes. The values for the PTFE mass wear rate were proportional to the square root of the applied normal force and the dimensionless coefficient of wear for the system had satisfactory approximation to the values available in the literature. It was found that the wear particles merged in multilayer films. These multilayer films were expelled from contact with the test sequence and exhibit translucent appearance, increasing the degree of crystallinity than the material and changes in the infrared spectra. These changes suggest the substitutions occurrence of fluorine for hydrogen in the structure of PTFE during tests.