Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-23T16:10:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259076.pdf: 6325048 bytes, checksum: 712252455194a520bad5ba9f96c716d6 (MD5) / O titânio e suas ligas constituem um conjunto de materiais que tem sido muito estudado desde a década de 50. A sua principal característica é a elevada relação resistência x peso. Atualmente, a maior utilização das ligas de titânio tem sido na indústria aeronáutica. Porém, diversos outros ramos da engenharia estão descobrindo nestas ligas outras propriedades de interesse específico como por exemplo, na fabricação de implantes. Desta forma, uma gama elevada de processos de fabricação de peças vem sendo desenvolvida, buscando o controle e a otimização das características encontradas nestas ligas. Em função do alto custo de produção dos componentes produzidos com este material, processos de fabricação alternativos têm sido estudados. Um exemplo destes processos é a metalurgia do pó (MP). A MP permite bom aproveitamento do material base, elevado controle dimensional e redução nas etapas de fabricação, reduzindo assim, os custos operacionais para fabricação de componentes à base de ligas de titânio. No entanto, a elevada reatividade do titânio dificulta o processamento a partir desta técnica. Neste viés, a tecnologia de plasma combinada com o processo de sinterização, torna-se um método atraente no processamento de componentes contendo Ti como material base, por apresentar elevado controle da composição química da atmosfera de trabalho, que pode conter espécies desoxidantes. Os resultados apresentados neste trabalho demonstram uma forte correlação entre os parâmetros envolvidos no processo de compactação e a microestrutura apresentada pelas amostras sinterizadas em plasma. Além disso, também é possível observar que a configuração (posicionamento da amostra no reator em relação aos eletrodos) utilizada afeta sensivelmente os parâmetros que caracterizam a geometria e o tamanho dos poros. Nota-se que o fator de forma e o fator de achatamento dos poros determinados para as amostras sinterizadas no catodo indicam uma porosidade um pouco menos irregular e mais arredondada que as amostras sinterizadas no anodo. Porém, quando sinterizadas no catodo, as amostras apresentam poros fechados e uma fina camada densificada na sua superfície, enquanto as amostras sinterizadas no anodo apresentam porosidade aberta na sua superfície.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-24T03:05:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261822.pdf: 6652764 bytes, checksum: 355bdfcac388b0b18f82775e8465066a (MD5) / O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de compósitos autolubrificantes de níquel utilizando lubrificante sólido como 2ª fase. O trabalho foi dividido em 4 etapas. Na primeira etapa foi realizada o desenvolvimento de ligas de níquel sinterizadas utilizando Cr, Al, Si, P, W, Fe e C como elementos de liga, com objetivo de obter uma liga para matriz de material compósito. Foram avaliadas a microestrutura, dureza e resistência obtidas. Pós de materiais contendo os elementos de liga na forma de portadores foram previamente misturados com pós de níquel carbonila. Os melhores resultados foram obtidos quando elementos na forma de portadores de liga (ferro-ligas) de Fe-Cr e Fe-P foram utilizados, alcançando-se dureza de 400 HV e microestrutura com elevada densidade relativa (94%) para uma liga de composição Ni-Fe-Cr-P. A liga de composição Ni-Fe-Cr-Si apresentou dureza de aproximadamente 450 HV, elevada densidade relativa, porém, sem dissolução total do portador de liga Fe-Si nas condições de processamento. Em uma segunda etapa foi realizado o estudo da sinterabilidade/compatibilidade termodinâmica entre a matriz da liga de níquel e aditivos de lubrificantes sólidos (Dissulfeto de molibdênio, Grafite e Nitreto de Boro Hexagonal). Os resultados demonstraram uma estabilidade termodinâmica durante sinterização para os compósitos contendo as fases de Grafite e Nitreto de Boro Hexagonal. A presença da fase de Dissulfeto de Molibdênio possibilita a reação com matriz e formação de fase líquida de Sulfeto de Níquel e solubilização do molibdênio na matriz. Em uma terceira etapa, foram desenvolvidos compósitos contendo Nitreto de Boro e Grafite, como fase lubrificante, até percentuais de 30% v/v para o lubrificante sólido h-BN. A dureza, a porosidade residual e a microestrutura foram comprometidas quando quantidades maiores de lubrificante sólido estavam presentes na matriz, principalmente em concentrações superiores a 10% v/v. O coeficiente de atrito para os compósitos contendo Nitreto de Boro Hexagonal (10% v/v) foram de aproximadamente 0,7, e para os compósitos contendo a fase de grafite (1% v/v), foi abaixo de 0,1. Os resultados sugerem não adicionar teores maiores que 10% v/v de partículas de lubrificante sólido, para não comprometer as propriedades mecânicas do compósito. Em uma quarta etapa, foi estudado o comportamento da liga de níquel (matriz) e do compósito via moldagem de pós por injeção. Os resultados demonstraram a necessidade de maior quantidade de matéria orgânica para o desenvolvimento da massa de injeção (feedstock: 15% m/m de polímero) para os tipos de pós metálicos utilizados (níquel carbonila do tipo INCO 123) se comparado ao feedstock de ligas comerciais que normalmente utilizam uma quantidade menor de matéria orgânica (feedstock: 9% m/m de polímero). A maior quantidade de matéria orgânica resultou na retenção de carbono durante o processo de extração de ligantes, o que levou à necessidade da otimização do ciclo de extração térmica e sinterização. Ciclos mais lentos e a baixa temperatura promoveram a total retirada dos ligantes. A liga injetada apresentou contração de aproximadamente 50%, além de teor elevado de poros quando comparado ao material compactado, o que influenciou também na dureza aparente do material. Em seguida, foram realizados ensaios preliminares com compósitos de níquel/lubrificante sólido por injeção, variando-se o teor da fase lubrificante de 2,5 até 10% v/v de Nitreto de Boro Hexagonal, Grafite e mistura de ambos. Em função da maior quantidade de porosidade nos injetados, pouco pôde-se avaliar em relação as propriedades mecânicas. Os compósitos com fase de lubrificante sólido de grafite apresentaram melhor microestrutura, com maior grau de continuidade da matriz metálica quando comparado aos compósitos contendo como fase de lubrificante sólido o Nitreto de Boro Hexagonal.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:12:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267028.pdf: 2638298 bytes, checksum: d2d03dfefac1396a2df0e0f82a828811 (MD5) / Neste trabalho, amostras de ferro puro, sinterizadas e enriquecidas superficialmente com molibdênio via plasma, foram submetidas ao tratamento termoquímico de nitretação por plasma, visando melhorar as propriedades mecânicas na região superficial das amostras. Foram realizados estudos em diferentes condições para tratamento superficial de nitretação por plasma variando-se a mistura gasosa N2-H2 e a temperatura de nitretação. Duas temperaturas de nitretação (450o C e 540o C) e duas concentrações de nitrogênio na mistura nitretante N2-H2 (baixa concentração 5% de N2 e alta concentração 75% de N2) foram empregadas para realização do trabalho. Com a escolha dessas variáveis no processo de nitretação foi possível definir a melhor condição de nitretação para endurecimento da camada enriquecida com Mo. A caracterização microestrutural das camadas enriquecidas e nitretadas foram realizadas por microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as fases presentes por difração de raios X (DRX). Testes de microdureza avaliaram o endurecimento das camadas obtidas. Os resultados mostram que ocorre um aumento significativo na dureza da camada enriquecida com molibdênio e nitretada. A presença de Mo na região superficial da amostra leva a formação de microestruturas com diferentes morfologias dependentes da temperatura e do teor de nitrogênio no processo de nitretação. Não foi possível identificar fases relativas à formação de nitretos de molibdênio ou nitretos mistos de Fe-Mo-N nas análises de DRX para as amostras enriquecidas e nitretadas por plasma, mas acredita-se que eles estão presentes devido ao aumento no perfil de microdureza das amostras enriquecidas. Amostras de Mo puro também foram nitretadas nas mesmas condições com a finalidade de comparar as amostras, verificar a formação de MoN e avaliar o comportamento do perfil de microdureza. Este trabalho mostrou que a nitretação de compactados metálicos enriquecidos superficialmente com Mo, melhora a dureza da camada nitretada. / In this work, aiming to improve the surface properties, unalloyed iron samples, sintered and enriched superficially with molybdenum by Plasma, were subjected to the thermochemical treatment of nitriding by Plasma. Studies of the nitriding treatments by plasma were carried out in different conditions: varying to gas mixture (H2-N2) and temperature of nitriding. Two different temperatures (450o C and 540o C) and two concentrations of nitrogen in the gas mixture N2-H2 (low concentration 5% of N2 and high concentration 75% N2) were investigated. With the choice of the variables to the realized nitriding process, it was possible to define the best condition of nitriding process to hardening of the molybdenum enriched layer. The surfaces of the samples were characterized by Electronic Scanning Microscopy (SEM). The microstructural characterizations of the enriched and nitrided layers were done by optical microscopy (OM) and SEM and the phases present by X-ray (XRD) diffraction. Tests of hardness were done to assess the properties of layers obtained. The results show that there is a significant increase in the hardness of the nitrided molybdenum enriched surface layer. The presence of Mo in the surface of the samples leads to the formation of microstructures with different morphologies dependents on temperature and nitrogen content used in the nitriding process. It was not possible to identify the formation of molybdenum nitrides phases (MoN) or mixed nitrides (Fe-Mo-N) in the analysis of XRD for the nitrided enriched samples by plasma. In spit of this, it is believed that they are present, due to the increase in the hardness nitrided enriched layer. Samples of unalloyed Mo were also nitrided under the same conditions in order to compare and to verify the formation of MoN and to evaluate the behavior of the microhardness profile. This study showed that nitriding of sintered metals and superficially molybdenum enriched, improves the hardness of the nitrided layer.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-26T00:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314345.pdf: 9815473 bytes, checksum: 0ae31bc7de73d969218a9d3282286edc (MD5) / É proposta uma nova rota para a obtenção do composto intermetálico La(Fe,Si)13, tendo em vista a sua aplicação em sistemas de refrigeração magnética. Utilizando princípios da metalurgia do pó, a proposta é reduzir o óxido de lantânio (La2O3) utilizando o cálcio (Ca) como elemento redutor, seguido de uma difusão in situ no estado sólido do lantânio (La) no ferro (Fe) e no silício (Si), processo esse conhecido como redução-difusão (R/D) calciotérmica. Em amostras com a composição LaFe11,5Si1,5 foi possível atingir aproximadamente 80 % da fase desejada. Observou-se também que após o processo de lavagem, para remoção de fases indesejadas como CaO, as amostras apresentam temperatura de transição magnética ao redor da temperatura ambiente. Este fenômeno é justificado pela presença de H intersticial, proveniente do processo de lavagem, fato ainda não relatado na literatura. Além disso, estudou-se a estabilidade térmica dos átomos de H no sistema La-Fe-Si e possíveis maneiras de aumentar esta estabilidade. Amostras fundidas com pequenas quantidades de carbono (LaFe11,6Si1,4Cx, onde x = 0 - 0,4) e posterior inserção de hidrogênio se mostraram mais estáveis, comparadas àquelas sem a presença de carbono. O aumento na quantidade de carbono, no entanto, reduz o efeito magnetocalórico, diminuindo assim as possibilidades de aplicações. Sugere-se, por fim, o limite de x = 0,2 para um aumento de aproximadamente 100 K na estabilidade térmica do H, sem grandes prejuízos ao efeito magnetocalórico do composto.<br> / Abstract : A new route to obtain the intermetallic compound La(Fe,Si)13 is proposed, aiming at the application of this compound in magnetic cooling systems. Making use of powder metallurgy principles, the idea is to reduce the lanthanum oxide La2O3 using metallic calcium (Ca) as reducing agent, followed by an in situ solid state diffusion of lanthanum (La) in iron (Fe) and silicon (Si), a process known as calciothermic reduction-diffusion (R/D). In samples with composition of LaFe11:5Si1:5 about 80 % of the desired phase was achieved. It was observed also that after the washing process to remove the undesired phases such as CaO, the samples exhibited a magnetic phase transition temperature around room-temperature. This phenomenon was explained by the presence of interstitial H atoms originated during the washing process; an effect not yet reported in the literature. Additionally the thermal stability of the interstitial H in the La-Fe-Si system was studied, as well as a way to increase this stability. Samples obtained by melting with small amounts of carbon (LaFe11:4Si1:6Cx, where x = 0 { 0.4) and posterior hydrogenation shown to be more stable than the samples without carbon. The carbon amount, however, decreases the magnetocaloric effect, reducing the possibilities of applications. It is suggested, at the end, the limit of x = 0.2 for a 100 K increase in the thermal stability of the hydrides, without remarkable harm to the magnetocaloric effect of the compound.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-26T00:57:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 312827.pdf: 5067936 bytes, checksum: 88d921076039c2d496895a70a7ce52df (MD5) / Neste trabalho estudou-se o efeito da têmpera e revenido nas propriedades mecânicas e microestruturais de aços rápidos obtidos por fundição convencional com processamento termomecânico e metalurgia do pó aplicados em ferramentas para conformação a frio. Nos tratamentos térmicos foram utilizadas duas temperaturas de têmpera (1180 e 1210 °C) e duas temperaturas de revenido (560 e 600 °C). As transformações microestruturais após os tratamentos térmicos foram verificadas por meio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura com EDS e difratometria de raios X. Por se tratar de aços aplicados em ferramentas para a conformação a frio, duas características se tornam significativas: a dureza que confere resistência ao desgaste e estabilidade dimensional, e a tenacidade que possibilita ao material suportar consideravelmente esforços cíclicos compressivos. O comportamento mecânico das amostras após o ciclo de tratamento térmico foi avaliado através dos ensaios de dureza, microdureza e flexão em quatro pontos. Os ensaios de dureza e microdureza indicaram que as amostras revenidas a 600 °C alcançaram valores inferiores em razão do coalescimento dos carbonetos secundários. Também indicou valores superiores nas amostras obtidas pela metalurgia do pó devido à composição química. Com o ensaio de flexão em quatro pontos foram observadas a energia e a resistência à ruptura transversal superiores 130% e 36% respectivamente nas amostras obtidas por metalurgia do pó. Isto se deve basicamente às características dos carbonetos primários. No teste industrial foi avaliada a vida das ferramentas através do critério de fratura frágil em processo. Os resultados apontaram superioridade nas amostras obtidas por metalurgia do pó e nas amostras revenidas a 600 °C. Isto evidencia o efeito do coalescimento dos carbonetos primários e principalmente secundários com o revenido.<br> / Abstract : The aim of the present work was to examine the effect of quenching and tempering on the mechanical and microstructure properties of high speed steels obtained by conventional casting with thermomechanical processes and powder metallurgy used in cold forming tools. Heat treatments were used two quenching temperatures (1180 and 1210 °C) and two tempering temperatures (560 and 600 °C). The microstructural changes during the heat treatments were examined by optical microscopy, scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction. As these steels are used in cold forming tools, two characteristics become significant, the hardness which gives wear resistance and dimensional stability, and the toughness which enables a material to support the cyclic stress compression considerably. The mechanical behavior of the samples after the heat treatment route was evaluated by hardness test, microhardness test and four-point bend test. The hardness and microhardness tests indicated samples tempered at 600 °C achieved lesser values due secondary carbides coalescing. Also indicated higher values in powder metallurgy samples because chemical composition. Through the four-point bend test were observed higher results of energy and transverse rupture strength 130% and 36% respectively in powder metallurgy samples. These results are due primary carbides characteristics basically. Industrial test evaluated tool life in process by fragile fracture criteria. The results indicated higher values in powder metallurgy samples and the samples tempered at 600 °C. This fact evinced the effect of primary carbides coalescing and mainly secondary carbides coalescing in tempering.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:00:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 223896.pdf: 2312279 bytes, checksum: 885ba8cbd2b3bf3aad787dfcaaf16690 (MD5) / No presente trabalho estudou-se a sinterização de misturas de pó de ferro com pó de sulfetos como aditivos visando a obtenção de material compósito contendo lubrificante sólido na forma de partículas de segunda fase em seu volume. Foram misturados ao pó de ferro os seguintes sulfetos isoladamente: sulfeto de manganês (MnS) e bissulfeto de molibdênio (MoS2). Estudou-se a influência dos sulfetos, para diversos teores, sobre a evolução microestrutural e a variação dimensional durante a sinterização, bem como, sobre algumas propriedades mecânicas (tensão de escoamento em tração, resistência a tração e módulo de Young) após sinterização. O pó de ferro utilizado foi o Ancorsteel 1000B produzido pela Höganaes. O pó de ferro foi misturado com o sulfeto de manganês ou o sulfeto de molibdênio em frações volumétricas de 3, 6, 9, 12 e 15%, sendo avaliadas as propriedades tecnológicas dessas misturas (escoabilidade, densidade aparente, compressibilidade). Para a análise da sinterização e da evolução microestrutural foram preparados corpos de prova, utilizando as frações intermediárias de cada mistura (Fe + 9%MnS e Fe + 9%MoS2), na forma de cilindros de com 10 mm de diâmetro e aproximadamente 10 mm de altura. Essas amostras foram sinterizadas em dilatômetro possibilitando verificar a variação dimensional ocorrida durante o aquecimento e sinterização isotérmica. Ensaios de termogravimetria (TG) e análise térmica diferencial (DTA) contribuíram na identificação de possíveis reações entre os componentes da mistura durante a fase de aquecimento e sinterização. A evolução microestrutural das amostras foi analisada por microscopia ótica e eletrônica, análise química pontual por raios-x de energia dispersiva (EDX) e difração de raios-x. Como referencial de propriedades e para a análise de resultados utilizou-se sempre as propriedades e o desempenho do ferro puro sinterizado. Os resultados mostraram que sulfeto de manganês não reage com o ferro, mantendo-se na forma de partículas de segunda fase dispersas na matriz. No entanto, ocorre perda parcial de enxofre e uma pequena parcela do sulfeto é convertido em óxido de manganês (MnO). O bissulfeto de molibdênio reage integralmente com a matriz ferro do compósito durante a fase de aquecimento formando sulfeto de ferro (FeS). O Molibdênio, após a perda do enxofre, se dissolve na matriz ferrosa, provocando endurecimento por solução sólida.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:25:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221359.pdf: 6751151 bytes, checksum: 6ffebc2ccd69879fb416dc033fd1777d (MD5) / A metalurgia do pó (MP) por seu potencial estratégico vem sendo foco de uma série de estudos científicos. Dentre as várias etapas do processamento de materiais a partir do pó, a sinterização é de fundamental importância no desenvolvimento tecnológico deste processo de fabricação. Neste caso, a introdução de elementos de liga nas peças sinterizadas pode produzir uma série de efeitos benéficos à sinterização, bem como às propriedades das peças produzidas. Este trabalho apresenta um estudo do enriquecimento de cromo na superfície da amostra durante a sinterização com descarga luminescente anormal na configuração ânodo-cátodo confinado com cátodo contendo este elemento de liga. Para efeitos comparativos foi também realizada a sinterização em forno e por plasma, nas mesmas condições, mas sem enriquecimento. Com a finalidade de avaliar o efeito das diferentes condições no processo de sinterização com enriquecimento simultâneo de cromo foram variados parâmetros da descarga e do processamento: energia de bombardeamento iônico, tempo de pulso ligado da fonte de tensão, tipo de cátodo, temperatura e tempo no patamar de sinterização. Algumas amostras sinterizadas ao forno, ao plasma com enriquecimento de cromo e ao plasma sem enriquecimento foram posteriormente nitretadas. Foram realizadas análises do efeito deste enriquecimento nas características metalúrgicas e nas propriedades mecânicas das amostras sinterizadas e sinterizadas/nitretadas. Os resultados mostram que o enriquecimento de cromo ativou a sinterização na região superficial da amostra devido à estabilização da fase a do ferro na temperatura de processamento. Ensaios de flexão mostraram que o tratamento de nitretação nas amostras sinterizadas não produziu aumento na resistência ao escoamento nem na resistência à fratura destes materiais. Já os ensaios de desgaste mostraram que amostras nitretadas sofreram remoção de material uma ordem de grandeza menor que àquelas não nitretadas. No caso particular da amostra enriquecida com cromo, nitretada a 540ºC e submetida a deslizamento a seco com aplicação de carga normal de 25 N, não foi observado desgaste nem perda da integridade da camada de compostos. Este trabalho mostrou que é possível enriquecer a superfície de compactados ferrosos durante a sinterização usando descarga luminescente anormal na configuração ânodo-cátodo confinado.

Dissertação [mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-07-16T21:12:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316645.pdf: 8925571 bytes, checksum: a2b8c12b55f8deb5f960107daabc0b5b (MD5) / Visando a aplicação em queimadores porosos radiantes, esponjas cerâmicas de mulita com porosidade aberta foram fabricadas pelo método da réplica da esponja polimérica. A mulita é um material formado por alumina e sílica, que devido a sua estrutura apresenta alta resistência ao choque térmico e estabilidade a alta temperatura, requisitos necessários para a aplicação requerida. Em estudo de reologia conduzido para suspensões precursoras da mulita (contendo pó de alumina e sílica coloidal), definiu-se 2,00% de bentonita e 0,75 e 1,00% de CMC em peso como aditivos para as suspensões utilizadas na impregnação de esponjas poliméricas. Esponjas com dupla impregnação também foram fabricadas visando à melhora das propriedades mecânicas com a melhora do recobrimentos dos filamentos das esponjas. A formação da mulita a partir desta mistura (3Al2O3.2SiO2) foi caracterizada utilizando quantificação de fases pelo método de Rietveld. Com tratamento a 1600 °C por 4 h, 90,3% das fases cristalinas foram identificadas como mulita, formada por sinterização reativa entre seus precursores. As esponjas fabricadas foram testadas por ensaios dinâmicos de avaliação do módulo elástico através da ressonância de barras para a caracterização da perda do módulo elástico por choque térmico. Na melhor condição, esponjas com simples impregnação apresentaram queda do módulo elástico em função do aumento de ciclos de choque térmico na ordem de 22% em relação àquelas com dupla impregnação que apresentaram 61%, após 12 choques térmicos. Por outro lado, a tensão de ruptura em compressão das amostras com dupla impregnação se mostrou 14 vezes superior àquelas com simples impregnação. Sendo assim, observa-se que o aumento da resistência mecânica não tem relação com o aumento da resistência ao choque térmico. Testes de operação em diferentes condições foram realizados para avaliar a perda de resistência em operação. Tempo (entre 10 min e 6 h) e temperatura (entre 1250 e 1500 °C) de operação foram variados. Nestas condições os queimadores sobreviveram aos ciclos térmicos e as temperaturas impostas, mostrando assim que este material é passível de utilização em condições reais.<br> / Abstract : Aiming applications as porous radiant burners, mullite ceramic sponges with open porosity were fabricated by the replica method of polymeric sponges. Mullite is a material consisting of alumina and silica, which due to its structure presents high thermal shock resistance and high temperature stability, important requirements for the application as porous radiant burners. In the conducted study, the rheology of suspension of mullite precursors (containing alumina powder and colloidal silica) laid up 2.00 wt.% of bentonite and 0.75 and 1.00 wt.% CMC as additives for the suspensions used in the impregnation of polymeric sponges. Sponges with double impregnation were also made in order to improve the mechanical properties of coatings with thicker filaments. The formation of mullite from this mixture (3Al2O3.2SiO2) was characterized using quantification of phases by the Rietveld method. After treatment at 1600 °C for 4 h, 90.3% of the crystalline phases were identified as mullite formed by reaction sintering between its precursors. The sponges were tested by dynamic tests to evaluate the elastic modulus using resonance bar to characterize the loss of elastic modulus by thermal shock. In the best condition, sponges with simple impregnation, the elastic modulus decreased with the increase of cycles of thermal shock in the order of 22% compared with those double impregnated, which showed 61%, after 12 thermal shocks. Moreover, the tensile strength in compression of the samples with double impregnation was 14 times higher than those with simple impregnation. Thus, it was observed that increasing mechanical strength is not related to the increased resistance to thermal shock. Operation tests were conducted under different conditions to evaluate the loss of strength in operation. Operation time (between 10 min and 6 h) and temperature (between 1250 and 1500 °C) were varied. The burners survived the thermal cycles and temperatures imposed, thereby showing that this material is capable to be used in real conditions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:17:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 195418.pdf: 3250160 bytes, checksum: bd0720428544799c4da15675b5a1ab07 (MD5) / A não satisfatória resistência à corrosão dos materiais obtidos a partir da metalurgia do pó ferrosa, devido à presença de poros residuais, representa uma grande limitação na aplicação desta tecnologia. O tratamento térmico via plasma vem sendo utilizado cada vez mais graças à possibilidade de se trabalhar com gases puros à baixa pressão, o que garante uma atmosfera de alta qualidade, e também pela redução do tempo de processamento através da ativação dos mecanismos de difusão superficial. Esta tecnologia é aplicada também na busca de uma melhoria na resistência à corrosão dos materiais processados, objetivo que pode ser obtido por meio de dois processos distintos: a deposição, concomitante à sinterização, de um elemento mais nobre na superfície do material, e a redução da porosidade superficial pelo bombardeamento de partículas de alta energia, que ativam a difusão atômica na superfície. Neste trabalho estudou-se ambos os processos, efetuando a sinterização em varias configurações. Foram depositados os elementos de liga Ni, Cr e Ti, amplamente usados na diminuição da corrosão. A deposição foi realizada usando atmosfera de 80%Ar-20%H2 a 11500C por 30 e 60 minutos. A redução da porosidade superficial foi obtida utilizando a configuração cátodo, onde a amostra foi colocada a um potencial negativo, sofrendo colisões altamente energéticas pelos íons e as espécies ativas do plasma, fortemente aceleradas na bainha catódica. Foram obtidas as curvas de corrosão das amostras, evidenciando-se a diferença na taxa de corrosão dependendo do tipo de pó utilizado, do elemento depositado e da porosidade superficial. Foi verificada a eficiência na redução da corrosão do Fe devido ao enriquecimento da superfície com um elemento de liga e pela redução da porosidade superficial. Foi aprofundado o estudo da resistência à corrosão das amostras enriquecidas superficialmente com Ni, cujo processo de deposição mostrou-se mais eficiente, e que revelou também os melhores resultados em termo de redução à corrosão.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-20T07:39:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T01:16:53Z : No. of bitstreams: 1 189668.pdf: 25376189 bytes, checksum: f450205f2065ae6f8636612181948151 (MD5) / É demonstrada a viabilidade do uso da tecnologia do plasma para a extração de ligante ou lubrificante, em amostras produzidas por metalurgia do pó. As amostras metálicas injetadas foram tratadas em descarga luminescente anormal de argônio e hidrogênio. A descarga elétrica foi gerada na configuração anodo-catodo confinada. Os estudos foram realizados variando a temperatura, o tempo de processamento, o fluxo gasoso e a pressão. As amostras foram caracterizadas por medidas de perda de massa e análise da superfície por microscopia eletrônica de varredura. É mostrado que o bombardeamento eletrônico da superfície da amostra é de grande importância para dissociar as moléculas de hidrocarbonetos. A reatividade do hidrogênio atômico gerado na descarga contribui de forma eficiente na remoção dos ligantes orgânicos. Foi observado também que o término do processo de degradação dos ligantes, nas amostras injetadas, é relacionado com a evolução dos parâmetros da descarga: tensão e corrente média. Experimentos realizados em ciclo único mostraram que a extração de ligantes multicomponente e a sinterização podem ser processadas no mesmo equipamento.