No description available.

Sol-gel (solution-gelation) method was used to prepare Ni-Ti and Ni-Ti-Al catalysts for reforming of methane with carbon dioxide. This method, after optimizing the parameters such as hydrolysis and acid/alkoxide ratio, is able to make a Ni-Ti catalyst with a surface area as high as 426m2/g when calcined at 473K; but calcination at higher temperature lead to dramatic decrease in surface area. XRD, XPS, TEM and SEM were used to understand this change. Using a packed bed reactor, the catalysts were evaluated with the reforming reaction. It was found that the activity of the Ni-Ti catalyst increases with the Ni loading in the range of 1-10wt%. The reduction temperature has strong effect on activity of the reduced catalyst. Up to 973K, the activity increases with the reduction temperature; but after 973K, the activity decreases and become 0 when the temperature is over 1023K. The Ni-Ti catalyst also deactivated as 15% after 4h of time on stream. The XRD analysis shows that Ti3O5 formed in the catalyst after higher-temperature reduction as well as after the reaction for a period of time. The formation of Ti3O5 may render the catalyst to loss its activity. However, further study is expected to understand the mechanism. TG/DTA analysis shows that both Ni-Ti and Ni-Ti-Al catalysts had carbon deposition; but the latter maintained higher activity in a longer period of time.

Sol-gel (solution-gelation) method was used to prepare Ni-Ti and Ni-Ti-Al catalysts for reforming of methane with carbon dioxide. This method, after optimizing the parameters such as hydrolysis and acid/alkoxide ratio, is able to make a Ni-Ti catalyst with a surface area as high as 426m2/g when calcined at 473K; but calcination at higher temperature lead to dramatic decrease in surface area. XRD, XPS, TEM and SEM were used to understand this change. Using a packed bed reactor, the catalysts were evaluated with the reforming reaction. It was found that the activity of the Ni-Ti catalyst increases with the Ni loading in the range of 1-10wt%. The reduction temperature has strong effect on activity of the reduced catalyst. Up to 973K, the activity increases with the reduction temperature; but after 973K, the activity decreases and become 0 when the temperature is over 1023K. The Ni-Ti catalyst also deactivated as 15% after 4h of time on stream. The XRD analysis shows that Ti3O5 formed in the catalyst after higher-temperature reduction as well as after the reaction for a period of time. The formation of Ti3O5 may render the catalyst to loss its activity. However, further study is expected to understand the mechanism. TG/DTA analysis shows that both Ni-Ti and Ni-Ti-Al catalysts had carbon deposition; but the latter maintained higher activity in a longer period of time.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-15T19:15:40Z No. of bitstreams: 1 MAGNA SILMARA DE OLIVEIRA ARAÚJO – DISSERTAÇÃO (PPG-CEMat) 2016.pdf: 3448861 bytes, checksum: b9341836ea322c6702a8fe974682fc68 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-15T19:15:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MAGNA SILMARA DE OLIVEIRA ARAÚJO – DISSERTAÇÃO (PPG-CEMat) 2016.pdf: 3448861 bytes, checksum: b9341836ea322c6702a8fe974682fc68 (MD5) Previous issue date: 2016-08-18 / Capes / As Ligas com Memória de Forma (LMF) pertencem a uma classe de ligas metálicas que possuem características funcionais únicas de Efeito Memória de Forma (EMF) e Superelasticidade (SE). As LMF do sistema Ni-Ti são as mais difundidas no mercado e podem ser encontradas em diversas aplicações que abrangem, principalmente, os campos de medicina e odontologia. No entanto, muitas destas aplicações acontece sob solicitações cíclicas ou variáveis, o que torna imprescindível o estudo da vida em fadiga destes tipos de materiais. Diante disto, o presente trabalho tem como objetivo analisar o comportamento em fadiga de fios superelásticos de LMF Ni-Ti com seção transversal circular e retangular, submetidos a ensaios dinâmicos em modo de flexão simples (Single Cantilever) utilizando um equipamento de Análise DinâmicoMecânica (DMA - Dynamic Mechanical Analysis). A vida em fadiga dos fios Ni-Ti foi avaliada por meio do número de ciclos até a ruptura em função das amplitudes de deformação aplicadas durante o processo de ciclagem mecânica. Adicionalmente, a fadiga funcional foi avaliada por meio do acompanhamento da evolução da força aplicada em função do número de ciclos para diferentes amplitudes de deformação (0,7; 1,0; 1,3 e 1,6%) e níveis diferentes de frequê ncia de carregamento (0,5 e 1,0Hz). A influência simultânea da amplitude de deformação e frequência de carregamento sob a vida em fadiga dos fios foi avaliada através de um Planejamento Fatorial. Observou-se, em geral, que a força sofre um leve aumento, de aproximadamente 5%, durante os primeiros ciclos, tendendo a se estabilizar e permanecendo praticamente constante até iniciar um decaimento devido ao processo de ruptura cíclica. Constatou-se também, através das curvas de Wöhler, que o fio de seção circular possui uma vida em fadiga superior àquela do fio de seção retangular. O Planejamento fatorial utilizado permitiu a obtenção de modelos estatísticos significativos e bem ajustados. Além disso, o número de ciclos até a fratura dos fios Ni-Ti depende de forma direta da amplitude de deformação cíclica e da frequência de ensaio, situando-se na faixa de 103 a 105 ciclos, caracterizando uma fadiga de baixo ciclo. / Shape Memory Alloys (SMA) belong to a class of metallic alloys that have unique functional characteristics: Shape Memory Effect (SME) and Superelasticity (SE). The Ni-Ti SMA system are the most widespread in the market and can be found in diverse applications covering mainly medical and odontology. However, many of these applications takes place under cyclic or variables loads, which makes it necessary to study the fatigue life of these materials. Therefore, the present study aims to analyze the fatigue behavior of Ni-Ti SMA superelastic wires with circular and rectangular, cross sections subjected to dynamic tests in simple bending mode (Single Cantilever) using a Dynamic Mechanical Analysis (DMA) equipment. The fatigue life of the Ni-Ti wires was evaluated by the number of cycles until break as a function of applied strain amplitudes during the mechanical cycling process. In addition, functional fatigue was assessed by monitoring the evolution of the applied force on the number of cycles for different deformation amplitudes (0.7, 1.0, 1.3 and 1.6%) and different levels of frequency loading (0.5 and 1.0Hz). The simultaneous influence of strain amplitude and frequency on fatigue life of the wires was assessed through a factorial design. It was observed generally that the strength under goes a slight increase of approximately 5% during the first cycles, tending to stabilize and remained virtually constant until starting a cyclic decay due to rupture process. It was also observed by means of Wöhler curves, that circular section wires has a higher fatigue life to that of the rectangular wires. The factorial design used allowed to obtain significant statistical models, predictive and well adjusted. Furthermore, the number of cycles to failure of the Ni-Ti wires depends directly of the cyclic strain amplitude and frequency of testing, to stand in the range 103 -105 cycles, characterizing a low cycle fatigue.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-16T13:34:47Z No. of bitstreams: 1 ECLYS DE OLIVEIRA SOARES MONTENEGRO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 5996362 bytes, checksum: 84827496654dcae4004aea6958439570 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-16T13:34:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ECLYS DE OLIVEIRA SOARES MONTENEGRO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 5996362 bytes, checksum: 84827496654dcae4004aea6958439570 (MD5) Previous issue date: 2016-09-01 / Estudos recentes têm mostrado que as telas de titânio estão sendo utilizadas para auxiliar na recuperação de fraturas ósseas em diversas partes do corpo humano, como face, mandíbula, crânio e joelho. Esses componentes apresentam como vantagens uma elevada resistência mecânica somada a uma baixa espessura, necessária para a ancoragem de partes fraturadas e importante para prevenir a irritação no processo pós-operatório, buscando ainda reduzir a taxa de re-operação. Assim, vislumbrando uma melhor eficiência futura dessa aplicação, surge o interesse em analisar o comportamento termomecânico desse tipo de implante, porém fabricado a partir das ligas com memória de forma (LMF), que são materiais que apresentam propriedades funcionais como o efeito memória de forma (EMF) e a superelasticidade (SE). Estas peculiaridades, aliadas a biocompatibilidade das LMF Ni-Ti tem levado à sua utilização no desenvolvimento de dispositivos médicos implantáveis. Nesse contexto, aplicar telas de LMF Ni-Ti, com boa resistência mecânica e deformações reversíveis, para potencializar aplicações biomédicas em substituição a telas de titânio, é um desafio tecnológico atual. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo realizar a caracterização termomecânica de telas de LMF Ni-Ti e Ni-Ti-Cu produzidas por fundição de precisão com três geometrias celulares distintas (circular, hexagonal e quadrada) e em três estados (brutas de fundição, tratadas termicamente e laminadas). Os resultados obtidos mostraram que as telas produzidas apresentaram a transformação de fase característica dos fenômenos de EMF e SE, além de deformações reversíveis em tração da ordem de até 5%. O tipo de geometria celular foi o fator de maior influência nos valores de resistência mecânica e os melhores resultados foram verificados nas telas de geometria circular. Nos ensaios termomecânicos de flexão, além do tipo de célula, os resultados foram bastante influenciados pela espessura das telas e tratamentos térmicos utilizados. Dessa forma, as telas produzidas apresentam características funcionais adequadas para potencializar aplicações biomédicas a partir de LMF Ni-Ti em substituição as telas de titânio puro, que não se beneficiam de propriedades funcionais de EMF e SE. / Recent studies have shown that titanium meshes are being used to assist in the recovery of bone fractures in various parts of the human body such as the face, jaw, skull and knee. These components have advantages as a high strength coupled with a low thickness required for anchoring of fractured parts important to prevent irritation postoperatively process still looking to reduce the rate of re-operation. Thus, by anticipating a future better efficiency of this application, arises interest in analyzing the thermomechanical behavior of this type of implant, but manufactured from alloys with shape memory (SMA), which are materials that exhibit functional properties such as shape memory effect (SME) and superelastic (SE). These peculiarities, coupled with biocompatibility of LMF NiTi has led to their use in the development of implantable medical devices. In this context, apply SMA meshes, with good mechanical strength and reversible deformation to enhance biomedical applications replacing titanium screens, it is a current technological challenge. Therefore, this study aimed to carry out the thermomechanical characterization of Ni-Ti and Ni-Ti-Cu SMA meshes produced by precision casting with three different cell geometries (circular, hexagonal and square) and three states (as foundry, thermally treated and laminated). The results showed that the screens produced showed the phase transformation phenomena characteristic of EMF and SE, and reversible deformation in order draw up to 5%. The type of cell geometry was the most influential factor in the strength values and the best results were obtained in the circular geometry screens. In the thermomechanical bending tests, and the type of cell, results were greatly influenced by the thickness of the screens and thermal treatments. Thus, the meshes produced had enough features to enhance biomedical applications from SMA to replace the titanium meshes, which do not benefit from functional properties.

O tratamento endodôntico é constituído por uma sequência de fases que devem ser respeitadas e conduzidas com o mesmo grau de importância para o sucesso da terapia endodôntica. Atenção especial é dada a fase do o preparo biomecânico do canal radicular, que pode ocasionar extrusão de restos pulpares, tecido necrosado, rapas de dentina e substâncias químicas auxiliares através do forame apical, provocando uma reação inflamatória ou flare-up. Com o intuito de se obter um pós-operatório com êxito, realizou-se um estudo com o objetivo de avaliar, ex vivo, a quantidade de material extruído através do forame apical durante o preparo do canal radicular pelas seguintes técnicas: manual Step-Back, mecanizada rotatórias Crown Down e Free Tip Preparation. Trinta incisivos inferiores foram distribuídos aleatoriamente em 3 grupos (n=10), de acordo com as seguintes técnicas de instrumentação: G1- técnica manual Step Back (controle); G2- Crown Down; G3- Free Tip Preparation. Todos os grupos foram instrumentados a 0,5mm aquém do forame apical. O material extruído foi coletado em um Dispositivo Coletor de Material Extruído(DCME), confeccionado especificamente para essa finalidade e a extrusão apical foi calculada pela determinação da massa de material sólido extruído. Os valores obtidos foram analisados pelo teste de Kruskal- Wallis e o teste complementar de Dunn`s Multiple, com P=0.05, como nível de significância estatística. Os resultados mostraram que a técnica Step-Back promoveu maior quantidade de material extruído através do forame apical; e que não houve diferença estatística significante entre as técnicas Crown Down e Free Tip Preparation. Pode-se concluir também que houve extrusão de material sólido através do forame apical em todas as técnicas de instrumentação estudadas. / Endodontic treatment is constituted of a sequence of stages that must be respected and performed with the same degree of importance in order to ensure the success of endodontic therapy. Special attention is paid to the stage of biomechanical preparation of the root canal, which may cause the extrusion of pulp remainders, necrotic tissue, dentin scrapings and auxiliary chemical substances through the apical foramen, causing an inflammatory reaction or flare-up. With the intention of achieving successful post-operative period, a study was conducted with the aim of making an ex vivo evaluation of the quantity of material extruded through the apical foramen during root canal preparation, by means of the following techniques: manual Step-Back, mechanized rotary Crown Down and Free Tip Preparation. Afterwards, the teeth were randomly assigned to three equal groups (n=15) according to post length, as follows: G1 manual Step-Back technique (control); G2 - Crown Down; G3 - Free Tip Preparation. All the groups were instrumented to 0.5 mm short of the apical foramen. The extruded was collected in an Extruded Material Collecting Device (EMCD), made specifically for this purpose, and apical extrusion was calculated by determining the mass of solid material extruded. The values obtained were analyzed by the Kruskal-Wallis test and complementary Dunns Multiple test, with P=0.05, as the level of statistical significance. The results showed that the Step-Back technique promoted the largest amount of material extruded through the apical foramen; and that there was no statistically significant difference between the Crown Down and Free Tip Preparations. It could also be concluded that there was extrusion of solid material through the apical foramen in all the studied instrumentation techniques used.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-20T14:23:35Z No. of bitstreams: 1 GLERYSTON THIAGO GOMES DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 4116473 bytes, checksum: 5df445f57ab1b4d9326f681288378141 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T14:23:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GLERYSTON THIAGO GOMES DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 4116473 bytes, checksum: 5df445f57ab1b4d9326f681288378141 (MD5) Previous issue date: 2017-05-03 / Capes / O presente trabalho avalia a adesão entre fios e fitas de uma liga com memória de forma (LMF) de Ni-Ti e uma borracha de silicone, para o desenvolvimento de estruturas flexíveis. A avaliação da adesão foi realizada através de ensaios de extração (Pull Out). Para realização dos ensaios, foram produzidos seis tipos de corpos de prova (CPs) em que os fios e as fitas foram embebidos em uma matriz de borracha de silicone. Primeiramente, as fitas foram obtidas laminando a frio fios de Ni-Ti superelástico. Após a laminação as fitas foram submetidas a tratamento térmico em temperaturas e tempos diferentes, a fim de obter dois tipos de fitas: uma com característica de superelasticidade (SE) e outra com o efeito memória de forma (EMF). Um promotor de adesão Dow Corning 1200 Primer foi aplicado nas superfícies dos fios e das fitas para aumento da adesão. Os fios e as fitas de Ni-Ti e a borracha de silicone foram individualmente caracterizados por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Dinâmico-Mecânica (DMA) e tração uniaxial, analisando o comportamento do fator de amortecimento, módulo de elasticidade, tensões de transformação e temperaturas de transformação de fase. O ensaio de carregamento – descarregamento em tração na borracha de silicone também foi realizado para analisar a presença do efeito Mullins. Para verificação qualitativa do aumento da rugosidade e da adesão geradas pelo processo de laminação e pela aplicação do primer, respectivamente, foram realizadas imagens por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) nos fios e nas fitas de Ni-Ti antes e após o ensaio de extração (Pull Out). A partir dos resultados obtidos, observa-se que o fio superelástico e as fitas de Ni-Ti laminadas e tratadas termicamente sem aplicação do primer não apresentam adesão suficiente para o desenvolvimento de estruturas flexíveis compostas por borracha de silicone e elementos atuadores como fios e fitas de Ni-Ti, sendo necessária a aplicação de um promotor de adesão (primer) nas superfícies das LMF. / The present work evaluates the adhesion between Ni-Ti Shape Memory Alloy (SMA) wires and ribbons embedded into a silicone rubber, for the development of flexible structures. Adhesion evaluation was performed through pullout tests. To perform the tests, six types of specimens were produced, in which the wires and ribbons were embedded in a silicone rubber matrix. Firstly, the ribbons were obtained by cold rolling of a superelastic Ni-Ti wire. After the cold rolling, the ribbons were subjected to heat treatment at different temperatures and times in order to obtain two types materials: one with Superelasticity (SE) property and other with Shape Memory Effect (SME). A Dow Corning 1200 Primer adhesion promoter was applied to the surfaces of the wires and ribbons to improve adhesion. Ni-Ti wire and ribbons and silicone rubber were characterized by Differential Scanning Calorimetry (DSC), Dynamic-Mechanical Analysis (DMA) and uniaxial tensile tests, to obtain loss factor behavior, elastic modulus, tensile stress transformations and phase transformation temperatures. Analysis of tensile loading - unloading test on silicone rubber was also performed to evaluate the presence of the Mullins effect. For the qualitative verification of the roughness and adhesion improvement, generated by the cold rolling process and the application of the primer, respectively, images of Scanning Electron Microscopy (SEM) and Dispersive Energy Spectroscopy (EDS) in the Ni- Ti wire and ribbons were performed before and after the pullout tests. The obtained results indicate that the Ni-Ti superelastic wires and heat treated cold rolled ribbons without primer do not present sufficient adhesion for the development of silicone rubber flexible structures with embedded Ni-Ti wires and ribbons, requiring the application of an adhesion promoter (primer) on the surfaces of the SMA.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-09T13:19:28Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ JOELSON DE MELO SANTIAGO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 5893476 bytes, checksum: 9fec0f8b27ff639270bebb4444b2285c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T13:19:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ JOELSON DE MELO SANTIAGO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 5893476 bytes, checksum: 9fec0f8b27ff639270bebb4444b2285c (MD5) Previous issue date: 2018-08-30 / Em muitas situações de projeto em sistemas mecânicos deseja-se rigidez e ao mesmo tempo uma certa flexibilidade. Nesses casos, as molas são elementos interessantes, por isso esses componentes foram bastante estudados. Em paralelo, visando ampliar as possibilidades, novos materiais têm se desenvolvido, a exemplo de materiais funcionais, como é o caso das ligas com memória de forma (LMF). As molas helicoidais fabricadas a partir de LMF são componentes promissores para aplicações como atuadores/sensores, pela capacidade de recuperar grandes deformações elásticas e pseudo-plásticas. Atualmente esses componentes são obtidos em sua maioria através da conformação de fios, a frio ou a quente, e tem aplicação consolidada no campo biomédico, porém no campo industrial as aplicações comerciais ainda são limitadas. Neste cenário, utilizar a fundição de precisão para este tipo de componente pode ampliar as possibilidades e aumentar as aplicações em diversos setores. Por outro lado, é de amplo interesse entender a relação entre as propriedades mecânicas e as configurações geométricas destes elementos. Neste contexto, o principal objetivo deste trabalho é a caracterização térmica e mecânica de molas helicoidais de LMF Ni-Ti (MLMFNiTi) com diferentes configurações, produzidas pelo processo de fundição de precisão, empregando a fusão por indução com injeção por centrifugação (FIC) em moldes cerâmicos. Os resultados obtidos mostraram que as molas produzidas apresentaram transformação de fase característica dos fenômenos de superelasticidade (SE). Por meio dos ensaios mecânicos constatou-se que as molas suportaram, no geral, deformações de até 70%. Os parâmetros dimensionais influenciaram o comportamento mecânico para o qual o aumento do passo e do diâmetro do fio fizeram aumentar a força aplicada para submeter as molas as mesmas deformações. Dessa forma, as molas produzidas apresentam características funcionais adequadas para potencializar aplicações industriais a partir de LMF Ni-Ti. / In many situations of design in mechanical systems one wants rigidity and at the same time a certain flexibility. In these cases, the springs are interesting elements, so these components were well studied. In parallel, in order to expand possibilities, new materials have been developed, such as functional materials, such as shape memory alloys (LMF). Helical springs made from LMF are promising components for applications such as actuators / sensors, for the ability to recover large elastic and pseudo-plastic deformations. Currently, these components are mostly obtained through wire forming, either cold or hot, and have consolidated application in the biomedical field, but in the industrial field commercial applications are still limited. In this scenario, using precision casting for this type of component can expand the possibilities and increase the applications in several sectors. On the other hand, it is of broad interest to understand the relation between the mechanical properties and the geometric configurations of these elements. In this context, the main objective of this work is the thermal and mechanical characterization of LMF Ni-Ti helical springs (MLMFNiTi) with different configurations, produced by the invesment casting process, using induction fusion with centrifugal injection (FIC) in ceramic molds. The obtained results showed that the produced springs presented phase transformation characteristic of the phenomena of superelasticity (SE). Through the mechanical tests it was found that the springs generally supported deformations of up to 70%. The dimensional parameters influenced the mechanical behavior for which the step increase, and the wire diameter increased the applied force to subject the springs to the same deformations. Thus, the springs produced have functional characteristics suitable to enhance industrial applications from LMF Ni-Ti.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-09T13:44:00Z No. of bitstreams: 1 ANTÔNIO ARISTÓFANES DA CRUZ GOMES - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 3128879 bytes, checksum: 1a0aaa662fd3e47d06a1e3545ab63f87 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T13:44:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANTÔNIO ARISTÓFANES DA CRUZ GOMES - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 3128879 bytes, checksum: 1a0aaa662fd3e47d06a1e3545ab63f87 (MD5) Previous issue date: 2018-08-07 / CNPq / Os procedimentos cirúrgicos de reconstrução crânio facial vêm se desenvolvendo significativamente e grande parte desse progresso se deve às inovações nas técnicas cirúrgicas e ao emprego de novos materiais na fabricação dos dispositivos de fixação. O objetivo principal é tornar os procedimentos mais eficientes e menos invasivos aos pacientes, consequentemente haverá diminuição nos índices de retrabalhos. O emprego de Ligas com Memória de Forma (LMF) pode ser uma alternativa interessante nesses casos, uma vez que esses materiais possuem um comportamento adaptativo, com a capacidade de reagir a estímulos externos de natureza térmica ou mecânica. As LMF da família Ni-Ti lideram o interesse das pesquisas devido ao maior número de aplicações comerciais, principalmente nas áreas médica e odontológica. Essas LMF Ni-Ti, além de serem biocompatíveis possuem também módulo de elasticidade inferior ao de ligas de titânio, como o Ti-Al-V, e dos aços inoxidáveis. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é desenvolver um protótipo de placa de fixação óssea, que poderá ser destinada a procedimentos de trauma e reconstrução mandibular, utilizando uma LMF Ni-Ti com características superelásticas. Foi escolhido um elemento de fixação, tipo placa, como modelo para os protótipos e as dimensões foram baseadas em componentes fornecidos comercialmente. Para a fabricação dos dispositivos optou-se pelos processos de fundição de precisão: Plasma Skull Push-Pull (PSPP), e fusão por indução com injeção por centrifugação (FIC), os quais se mostraram bastante eficazes. Foram realizados ensaios de caracterização para determinar as propriedades térmicas e mecânicas do dispositivo fabricado. Os principais resultados foram um componente de rigidez variável com a temperatura, módulo de elasticidade da ordem de 50 GPa na temperatura corpórea e vida em fadiga ente 103 e 106 para amplitudes de deslocamento em flexão entre 0,5 mm e 2,5 mm. Estes resultados de caracterização termomecânica indicam o potencial das LMF Ni-Ti e dos processos de fundição de precisão para a produção de placas de fixação óssea. / Surgical procedures for facial skull reconstruction have been developing significantly and much of this progress is due to innovations in surgical techniques and the use of new materials in the manufacture of fastening devices. The main objective is to make the procedures more efficient and less invasive to the patients, consequently there will be a decrease in the rates of reworking. The use of Shape Memory Alloys (SMA) may be an interesting alternative in these cases, since these materials have an adaptive behavior, with the ability to react to external stimuli of a thermal or mechanical nature. The SMA of the Ni-Ti family lead the research interest due to the greater number of commercial applications, mainly in the medical and dental areas. In addition to being biocompatible, these Ni-Ti SMAs also have lower modulus of elasticity than titanium alloys, such as Ti-Al-V, and stainless steels. In this context, the objective of this work is to develop a prototype bone fixation plate, which can be used for trauma and mandibular reconstruction procedures, using a Ni-Ti SMA with superelastic characteristics. A plate-type fastening element was chosen as the prototype model and the dimensions were based on commercially supplied components. In order to manufacture the devices, it was chosen the precision casting processes: Plasma Skull Push-Pull (PSPP) and induction fusion with centrifugal injection (FCI), which proved to be quite effective. Characterization tests were performed to determine the thermal and mechanical properties of the fabricated device. The main results were a variable stiffness component with temperature, modulus of elasticity of the order of 50 GPa at body temperature and fatigue life between 103 and 106 for flexural displacement amplitudes between 0.5 mm and 2.5 mm. These thermomechanical characterization results indicate the potential of Ni-Ti SMA and precision casting processes for the production of bone fixation plates.

Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-23T13:32:14Z No. of bitstreams: 1 ROANA D'ÁVILA SOUZA MONTEIRO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2015.pdf: 3977570 bytes, checksum: e1760f7cd8bdc07cce68f5b1aedd33a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-23T13:32:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROANA D'ÁVILA SOUZA MONTEIRO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2015.pdf: 3977570 bytes, checksum: e1760f7cd8bdc07cce68f5b1aedd33a2 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / Capes / As Ligas com Memória de Forma (LMF) constituem uma classe de materiais metálicos que possuem a capacidade de recuperar uma deformação pseudo plástica, introduzida por aplicação de carga mecânica, e retornar à sua forma original através de um simples aquecimento. O principal interesse nos atuadores de LMF utilizados no formato de molas helicoidais reside no grande deslocamento proporcionado pelo fenômeno de Efeito Memória de Forma (EMF), que permite a realização de trabalho mecânico quando este componente é submetido a diferentes condições de temperatura e cargas mecânica. No caso de elementos de LMF em estado de superelasticidade (SE) na temperatura ambiente, quando a carga mecânica é aplicada e mantida sob o material, a deformação originada pela formação de martensita induzida por tensão poderá também ser revertida por meio de um aquecimento. Nesse caso, tem-se um EMF em um elemento de LMF originalmente superelástico. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é realizar a caracterização eletromecânica de uma mini mola superelástica de LMF NiTi (Nitinol) quando submetida a um carregamento mecânico constante, avaliando a influência da taxa de variação da corrente elétrica e do aumento da carga mecânica nas temperaturas de transformação, além de determinar o comportamento do deslocamento com a variação de resistência elétrica. Para isso, foi desenvolvida uma plataforma experimental capaz de submeter a mini mola a carregamento mecânico constante (peso) e sinais de corrente elétrica variáveis com o tempo. Verificou-se que, para todas as cargas mecânicas e níveis de corrente elétrica, os resultados para a taxa de variação da corrente elétrica mais lenta (6 mA/s) apresentou uma melhor resposta em deslocamento e na variação da resistência elétrica quando comparados com a taxa mais rápida (12 mA/s), embora esta última resulte em um comportamento histerético mais estreito (resistência elétrica versus deslocamento). Também foi observado um aumento das temperaturas de transformação com o aumento da carga mecânica, como esperado pela lei de Clausius-Clayperon para LMF. Finalmente, foi verificada uma relação praticamente linear entre a variação do deslocamento e a variação de resistência elétrica, no aquecimento e no resfriamento. / The Shape Memory Alloys (SMA) are a class of metallic materials that have the ability to recover pseudo plastic deformation introduced by the application of mechanical load, and return to original shape by heating. The main interest in the SMA actuators used in the form of coil springs lies in the large displacement provided by the shape memory effect (SME) phenomenon, which allows performing mechanical work when the component is subjected to varying conditions of temperatures and mechanical loads. In the case of SMA elements in a state of superelasticity (SE) at room temperature, when mechanical load is applied and maintained on the material, the deformation caused by the formation of stress induced martensite can be reversed by heating. In this case, we have a SME in a SMA element originally superelastic. In this context, the objective of this work is to realize the electromechanical characterization of a superelastic mini coil spring of Ni-Ti SMA (Nitinol), when subjected to a constant mechanical loading, evaluating the influence of the electric current rate, the influence of mechanical load on the phase transformation temperatures, and determining the displacement behavior to the variation of electrical resistance. For this, an experimental platform was developed to submit the mini spring under constant load (dead weight) to electric current signals varying with time. It was found that for all mechanical loads and electrical current levels, the results for the slower rate of change electrical current (6 mA/s) showed a better response in displacement and the variation in the electrical resistance when compared to faster rate (12 mA/s), although the faster rate present a narrower hysteretic behavior (electrical resistance vs displacement). There was also verified an increase in phase transformation temperatures with increased mechanical load, as expected by the Clausius-Clayperon law for SMA. Finally, a practically linear relationship was found between the change in displacement with the variation in electrical resistance, during heating and cooling.