O desenvolvimento da tecnologia dos compósitos poliméricos avançados tem como uma de suas finalidades, formar um conjunto de materiais que combinem alta resistência, alta rigidez e baixa massa específica. Esta combinação de propriedades é resultante da união de reforços de fibras com polímeros, tornando os compósitos particularmente atrativos como substituintes das ligas metálicas em aplicações aeronáuticas e espaciais. Os compósitos obtidos com termoplásticos de engenharia, em comparação aos compósitos termorrígidos, podem apresentar maior rigidez, maior resistência ao impacto, maior temperatura de serviço, menor absorção de água, menor custo de processamento, baixo custo de transporte e estocagem, maior facilidade na execução de reparos, maiores possibilidades de integração e possibilidade de reciclar rejeitos. Dentre os processos de conformação disponíveis para compósitos termoplásticos, a moldagem por conformação a quente com molde híbrido metal-borracha vem sendo muito utilizado devido ao seu baixo custo e elevada produtividade. Neste processo, o ciclo térmico e as cargas mecânicas envolvidas podem afetar a cinética de cristalização e causar deslocamentos da fibra em relação à matriz ou o aparecimento de vazios. Portanto, as propriedades da peça final podem ser afetadas. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência dos parâmetros de processamento, com ênfase nas variações de temperatura, nas propriedades mecânicas tais como módulo elástico e resistência obtidos por flexão e módulo elástico obtido por compressão para laminados de compósitos termoplásticos de poli(éter-imidia) (PEI) reforçado com fibra de carbono e poli(sulfeto de fenileno) (PPS) reforçado com fibra de carbono e de vidro. As propriedades mecânicas, cristalinidade e qualidade de compactação foram avaliadas e correlacionadas antes e depois do processamento por moldagem por compressão a quente em molde híbrido metal-borracha. As conclusões mostraram que os ciclos térmicos do processo de conformação utilizando os moldes mais frios, 50C e 100C para os compósitos de PEI e PPS, respectivamente, causaram um decremento nas propriedades medidas em flexão.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndreaCSC.pdf: 2806475 bytes, checksum: a164123a8cfe29ac9b333a265d0521fa (MD5) Previous issue date: 2007-09-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The tricalcium phosphate ceramics has been widely investigated in the last years due its bioresorbable behavior. The limiting factor of the application of these materials as temporary implants is its low strength resistance. The tricalcium phosphate presents an allotropic transformation β→α around 1250 ?C that degrades its resistance. Some studies have been developed in order to densify this material at this temperature range. The objective of this work is to study the influence of the addition of magnesium oxide (MgO) in the sintering of β-TCP. The processing route was uniaxial hot pressing and its objective was to obtain dense samples. The samples were physically characterized through density and porosity measurements. The thermal behavior was studied through dilatometric, thermal differential and thermogravimetric analysis. The mechanical properties were characterized by three point flexure test and Vickers microhardness measurements, analyzed of the microstructure. The addition of magnesium oxide doesn t cause an improvement of the mechanical strength in relation to material without additive. / As cer?micas de fosfato de c?lcio (β-TCP) t?m sido intensamente investigadas nos ?ltimos anos devido as suas caracter?sticas bio - absorv?veis. Um fator limitante da aplica??o destes materiais em implantes tempor?rios ? a sua baixa resist?ncia mec?nica. O tricalciofosfato apresenta uma transforma??o alotr?pica β→α em torno de 1250 ?C, o que degrada significativamente sua resist?ncia mec?nica. V?rios estudos t?m sido realizados com o intuito de densificar este material nesta faixa de temperatura. O objetivo desse trabalho ? estudar a influ?ncia da adi??o do aditivo (MgO) na sinteriza??o do β-TCP. O m?todo de processamento utilizado foi prensagem uniaxial a quente, teve por objetivo obter corpos densos. As amostras foram caracterizadas por meio de medidas de porosidade aparente e densidade aparente e termicamente por dilatometria, an?lise termogravim?trica e t?rmica diferencial. Os corpos sinterizados foram caracterizados mecanicamente por resist?ncia a flex?o em 3 pontos, microdureza Vickers e an?lise da microestrutura. A adi??o do ?xido de magn?sio n?o ocasionou melhoria na resist?ncia mec?nica em rela??o ao material sem aditivo

Os compósitos termoplásticos de alto desempenho vêm despertando grande interesse dos fabricantes aeronáuticos por apresentarem algumas vantagens importantes em relação aos tradicionais compósitos termorrígidos, como por exemplo: melhor resistência ao impacto; maior tolerância ao dano; baixa flamabilidade; possibilidades de reprocessamento; não necessitam da utilização de auto-claves para o seu processamento e acondicionamento térmico em baixas temperaturas do pré-impregnado (-18C), pois são armazenados a temperatura ambiente e possuem vida indeterminada de armazenamento (shelf-life). O custo de desenvolvimento de técnicas de processamento e, principalmente, de certificação dos compósitos termoplásticos para uso em estruturas de responsabilidade estrutural primária, tem inibido no presente momento a maior aplicação destes materiais na indústria aeroespacial. O aprimoramento das técnicas atuais e aplicação de novas técnicas de processamento desenvolverão um papel fundamental para ultrapassagem destas barreiras atualmente impostas aos materiais termoplásticos de alto desempenho. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho é estudar o processamento por moldagem por compressão a quente de um compósito termoplástico baseado em pré-impregnado de PEEK / fibra de carbono e sua caracterização pelas técnicas: calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), microscopia óptica de luz polarizada (MOLP) e resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS). Baseado nos resultados obtidos com as técnicas de DSC, TGA e MOLP foi determinado que a faixa de temperatura mais adequada para o processamento do PEEK encontra-se entre 380C e 440C, a partir do tecido préimpregnado TowFlex CPEEK-101. Por DMTA foi obtida a temperatura máxima de 115C para uso destes compósitos submetidos a cargas estruturais intermitentes. Para o mesmo processo de fabricação e tecido pré-impregnado, utilizando-se pressão de moldagem de 10 MPa, com 16 camadas de tecido, resultou em laminados com valores médios de ILSS de 19,4 MPa, enquanto que usando pressão de moldagem de 5MPa, com 12 camadas de tecido, os valores médios obtidos de ILSS foram de 14,7MPa. / The high performance thermoplastic composites have attracted great interest from aerospace manufacturers for presenting some important advantages over traditional thermoset composites, for example, better impact resistance, greater damage tolerance, low flammability, possibilities reprocessing do not require the use of autoclaves for processing and packing heat at low temperatures of the prepreg (-18 C) as they are stored at room temperature and indefinite storage life (shelf life). The cost of developing processing techniques and especially the certification of thermoplastic composite structures for use in primary structural responsibility, has inhibited at present the largest application of these materials in the aerospace industry. The improvement of current techniques and novel processing techniques to develop a fundamental role exceeded those barriers currently imposed on highperformance thermoplastic materials, requiring greater efforts in research of these solutions. In this context, the objective of this study is the processing by hot compression molding of a thermoplastic-based composite prepreg of PEEK / carbon fiber and its characterization by techniques: differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA ), dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), polarized light microscopy (MOLP), heat shock (in progress) and shear strength (ILSS). Based on the results obtained with the techniques of DSC, TGA and MOLP was determined that the temperature range suitable for processing of PEEK is between 380 C and 440 C, from the fabric prepreg TowFlex CPEEK-101. By DMTA was obtained by the maximum temperature of 115 degrees to use these composites subjected to intermittent structural loads. For the same manufacturing process and fabric prepreg using molding pressure of 10 MPa, with 16 layers of fabric, resulting in laminates with average values of ILSS of 19.4 MPa, while using pressure molding 5MPa with 12 layers of tissue, average values of ILSS of 14.7 MPa.

Usualmente, componentes termoplásticos estruturais são obtidos pela técnica de moldagem por compressão a quente, porém a dimensão da peça é limitada pelo tamanho e capacidade da prensa. Procurando contribuir para ampliar a aplicação de compósitos termoplásticos, pela possibilidade de se fabricar peças maiores e com maior potencial de integração, pelo uso de infraestrutura já disponível em processadores de compósitos, este trabalho aborda o processamento de laminados de poli(sulfeto de fenileno) (PPS) reforçado com fibra de carbono em autoclave, pelo uso de quatro diferentes ciclos de consolidação. Os resultados mostram a viabilidade da consolidação do compósito termoplástico de PPS/fibra de carbono em autoclave, em substituição à moldagem por compressão a quente. Resultados de inspeção por ultrassom revelam que os laminados processados apresentam-se homogêneos e sem descontinuidades. Análises de DSC mostram que as porcentagens de cristalinidade dos laminados variam entre 18-30% em função dos parâmetros de processamento utilizados nos quatro ciclos estudados, sendo que o ciclo com menor taxa de resfriamento (1-5 C/min) favoreceu a maior cristalinidade da matriz polimérica (30%). Resultados dos ensaios mecânicos realizados (compressão, flexão e cisalhamento interlaminar) mostram valores equivalentes aos apresentados na literatura para laminados processados por moldagem por compressão a quente e, também, que as amostras com maior cristalinidade apresentam menor resistência à compressão, uma vez que o maior grau de cristalinidade promove uma maior fragilização da matriz polimérica.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:06:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 YankelBFC.pdf: 3745387 bytes, checksum: 0a72ac9538c533fa074f31beeeb3660d (MD5) Previous issue date: 2008-12-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Ceramics materials have good properties including chemical stability, high hardness and wear resistance. Moreover, due to its fragility, can suffer failure under relatively low levels of tension. Actually zirconia is the material of choice in metal free dental prostheses used in dentistry due its inertia in physiological environment, good bending strength, hardness and fracture toughness. The alumina and mixed tungsten and titanium carbides additions, acting as reinforcement elements in the zirconia matrix, have as their main objective the improvement of mechanical properties of this material. In this work, samples of zirconia, zirconia with 30% wt of alumina and zirconia with 30% wt mixed carbides were analyzed. The samples were sintered by uniaxial hot pressing on 30 MPa pressure, for 1 hour in an argon atmosphere. They were physically characterized by porosity and density measurements, and mechanically by 3-points bending strength and Vickers microhardness. The X-ray diffraction was used for the phase identifications and microstructure was examined by scanning electron microscopy (SEM). The addition of mixed carbides as reinforcement elements in zirconia matrix provides improvements in all properties analyzed in this work. The alumina addition has dropped the zirconia strength, although it caused improvement in other properties / Materiais cer?micos apresentam boas propriedades incluindo estabilidade qu?mica, elevada dureza e resist?ncia ao desgaste. Por outro lado, devido a sua fragilidade, podem sofrer falha sob n?veis de tens?es relativamente baixos. A zirc?nia ? hoje o material de escolha em odontologia para o uso em pr?teses dentais do tipo metal free por ser inerte em meio fisiol?gico, apresentar boa resist?ncia ? flex?o, dureza e tenacidade ? fratura. A adi??o da alumina e dos carbetos mistos de tungst?nio e tit?nio ,atuando como elementos de refor?o na matriz de zirc?nia, t?m como principal objetivo o aperfei?oamento das propriedades mec?nicas deste material. No presente trabalho, foram analisadas amostras de: zirc?nia, zirc?nia com 30% em peso de alumina e zirc?nia com 30% em peso de carbetos mistos. Os corpos de prova foram sinterizados por prensagem a quente uniaxial, sobre press?o de 30 MPa, durante 1 hora em atmosfera de arg?nio. Os mesmos foram caracterizados fisicamente por meio de medidas de porosidade e de densidade, e mecanicamente por resist?ncia a flex?o em 3 pontos e microdureza Vickers. A difra??o de raios X foi utilizada para a identifica??o das fases presentes e a microestrutura foi analisada por microscopia eletr?nica de varredura (MEV). A adi??o dos carbetos mistos como elemento de refor?o da matriz de zirc?nia ocasionou uma melhoria em todas as propriedades analisadas neste trabalho. A adi??o da alumina proporcionou uma queda na resist?ncia mec?nica da zirc?nia, apesar de ter ocasionado melhora nas demais propriedades

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EduardoGR.pdf: 1635946 bytes, checksum: 593244cdda721eea4684ae85323cfee4 (MD5) Previous issue date: 2006-06-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The calcium phosphate ceramics have been very investigated as material for bone implants. The tricalcium phosphate (β-TCP) had a great potential for application in temporary implants like a resorbable bioceramic. This material presents a limitation in its sintering temperature due to occurrence of the allotropic transformation β → α at temperatures around 1200?C, not allowing the attainment of dense ceramic bodies. This transformation also causes cracks, what diminishes the mechanical strength, limiting its use to applications of low mechanical requests. This work studies the influence of the addition of manganese oxide in the sintering of β-TCP. Two processing routes were investigated. The first was the powder metallurgy conventional process. The test bodies (samples) were pressed and sintering at temperatures of 1200 and 1250?C. The second route was uniaxial hot pressing and its objective was to obtain samples with high relative density. The samples were physically characterized through density and porosity measurements. The thermal behavior was studied through dilatometric, thermal differential and thermogravimetric analysis. The mechanical properties were characterized by three point flexure test and Vickers microhardness measurements. The microstructure was analyzed by scanning electron microscopy. The addition of manganese oxide caused an improvement of the mechanical strength in relation to the material without additive and promoting the stabilization of β-TCP to greater temperatures / As cer?micas de fosfato de c?lcio t?m sido intensamente investigadas como materiais para implantes ?sseos. O fosfato tric?lcico (β-TCP) possui um grande potencial para aplica??o em implantes tempor?rios por ser uma biocer?mica absorv?vel. Entretanto, este tipo de material apresenta uma limita??o na sua temperatura de sinteriza??o devido ? ocorr?ncia da transforma??o alotr?pica β → α em torno de 1200?C. Isto impede a obten??o de corpos cer?micos densos e provoca trincas, diminuindo a resist?ncia do material e limitando a sua utiliza??o a aplica??es de baixa solicita??o mec?nica. A influ?ncia da adi??o de ?xido de mangan?s na sinteriza??o do β-TCP foi estudada neste trabalho. Duas rotas de processamento foram investigadas. A primeira utilizou o processo convencional de metalurgia do p?. Os corpos de prova foram prensados, sendo posteriormente sinterizados nas temperaturas de 1200 e 1250?C. O segundo m?todo de processamento utilizou a rota de prensagem uniaxial a quente, e tinha como objetivo obter corpos de prova com alta densidade relativa. As amostras foram caracterizadas fisicamente por meio de medidas de porosidade e densidade e termicamente por dilatometria e an?lise termogravim?trica e t?rmica diferencial. Os corpos sinterizados foram caracterizados mecanicamente por resist?ncia a flex?o em 3 pontos e microdureza Vickers, sendo tamb?m sua microestrutura analisada por microscopia eletr?nica de varredura. A adi??o do ?xido de mangan?s ocasionou uma melhoria da resist?ncia mec?nica em rela??o ao material sem aditivo, al?m de promover uma estabiliza??o do β-TCP em temperaturas mais elevadas

Neste trabalho, diferentes tipos de microestruturas foram geradas por torneamento com ferramenta de diamante de ponta única e microendentação para serem replicadas através da prensagem a quente. Testes foram realizados para ser avaliada a geração destas microestruturas por dois métodos distintos: microdeformação e microusinagem, planejados para observar a replicação gerada por marca de endentação Vickers (piramidal) e, remoção de material (torneamento com ferramenta de diamante de ponta única). Uma revisão no processo de manufatura aplicada para a replicação de microestruturas é apresentada. Os materiais usados como molde e réplica foram o cobre eletrolítico e o polimetilmetacrilato (PMMA), respectivamente. Inicialmente, a usinabilidade do cobre eletrolítico foi avaliada sob diferentes condições de corte, a fim de determinar parâmetros apropriados de torneamento para obter um fino revestimento de superfície final (rugosidade). Observou-se que para avanços (f) de 10 mícrons por revolução e profundidade de corte (ap) de 5 mícrons, a superfície apresentou um baixo valor de rugosidade, isto é, 2,81 nm para rugosidade média (Ra) e 13,4 nm para rugosidade teórica (Rt). Além disso, observou-se que a microestrutura do material mostrou-se de fundamental papel na rugosidade, por conta da recuperação elástica dos grãos devido a anisotropia da estrutura policristalina do cobre. As microestruturas geradas para a replicagem foram: a) lente esférica, b) perfil senoidal e sulcos concêntricos. Os resultados mostraram que é viável a reprodução, com boa conformidade das microestruturas, por meio de prensagem a quente. Observou-se que as bordas e as superfícies finas com rugosidade em torno de 10 nm rms foram bem replicadas. / In this work, different types of microstructures were generated by single point diamond turning and microindentation for will replicated through the hot embossing. Tests were carried to evaluate the generation these microstructures by two distinct methods: micro-deformation and micro-machining, planned to observe the replication of the mark generated by the Vickers indenter (Pyramidal) and the latter by material removal (single point diamond turning). A review on several manufacturing processes applied to replication of microfeatures, is presented. The materials used as mould and replication workpiece were electroless copper and polymethylmethacrylate (PMMA), respectively. Initially, the machinability of electroless copper was evaluated under different cutting conditions to determinate appropriate turning parameters to obtain very fine surface finish (roughness). It was observed that for f = 10 microns of revolution (feed rate) and ap = 5 microns (depth of cut), the surface presented the roughness’ lowest value, i.e., 2,81 nm to medium roughness (Ra) and 13,4 nm to theoretical roughness (Rt). Moreover, it was observed that the microstructure of the material plays a fundamental role on roughness, because of the elastic recovery of grains due to the anisotropy of the polycrystalline structure of copper. The microfeatures generated were the following: a) spherical lens, b) sinusoidal profile and concentrical grooves. The results showed that it is feasible to reproduce, with good agreement, the microfeatures by means of hot embossing. It was observed that thin edges and fine surfaces with roughness around 10 nm rms were well replicated.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In the present work the potential of ceramic scintillator production of bismuth germanate by hot pressing was investigated. The microstructure and the scintillation yield were studied as function of the hot pressing parameters, such as time sintering plateau (4 and 10 hours), temperature (840 e 875 °C), and pressure (0.10, 0.14, and 0.18 MPa). Values of relative densities were obtained through Archimedes method showing that for the ceramic bodies produced the densities were higher than 94%. X-ray diffraction showed that the ceramics and the precursor powder exhibited two different Bi-Ge-O stoichiometries, the majority one Bi4Ge3O12 and the spurious one Bi12GeO20. Analyzes by scanning electron microscopy (SEM) was used to investigate the microstructure of the grains with the changes of hot pressing parameters. The optical characterization was done by radioluminescence (RL), in which it was verified that the sample sintered by hot pressing have better efficiency in the characteristic emission of BGO. The influence of sintering condition in scintillation efficiency of the ceramic bodies was also investigated. / Neste trabalho verificou-se o potencial da prensagem a quente na produção de cintiladores cerâmicos de germanato de bismuto (Bi4Ge3O12 - BGO). Foi realizado um estudo dos parâmetros de prensagem a quente tais como: tempo de patamar de sinterização (4 e 10 horas), temperatura (840 e 875 °C) e carga aplicada (0.10, 0.14 e 0.18 MPa) nos quais, os dados de densidade relativa obtidos através de método de Arquimedes mostraram que as cerâmicas produzidas apresentam densidades relativas superiores a 94%. Para a caracterização das amostras foram realizadass análises de difração de raios X (DRX), as quais mostraram que as cerâmicas de BGO apresentam fases cristalinas em duas estequiometrias, a fase principal e majoritária Bi4Ge3O12 e a fase minoritária Bi12GeO20. Análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram utilizadas para investigar a formação da microestrutura dos grãos com a mudança dos parâmetros de prensagem a quente. A caracterização óptica foi realizada via radioluminescência (RL), em que foi verificado que as amostras sinterizadas via prensagem a quente apresentam melhor eficiência na emissão característica do BGO. A influência das condições de sinterização na eficiência de cintilação das cerâmicas também foi investigada. / São Cristóvão, SE

Neste trabalho, diferentes tipos de microestruturas foram geradas por torneamento com ferramenta de diamante de ponta única e microendentação para serem replicadas através da prensagem a quente. Testes foram realizados para ser avaliada a geração destas microestruturas por dois métodos distintos: microdeformação e microusinagem, planejados para observar a replicação gerada por marca de endentação Vickers (piramidal) e, remoção de material (torneamento com ferramenta de diamante de ponta única). Uma revisão no processo de manufatura aplicada para a replicação de microestruturas é apresentada. Os materiais usados como molde e réplica foram o cobre eletrolítico e o polimetilmetacrilato (PMMA), respectivamente. Inicialmente, a usinabilidade do cobre eletrolítico foi avaliada sob diferentes condições de corte, a fim de determinar parâmetros apropriados de torneamento para obter um fino revestimento de superfície final (rugosidade). Observou-se que para avanços (f) de 10 mícrons por revolução e profundidade de corte (ap) de 5 mícrons, a superfície apresentou um baixo valor de rugosidade, isto é, 2,81 nm para rugosidade média (Ra) e 13,4 nm para rugosidade teórica (Rt). Além disso, observou-se que a microestrutura do material mostrou-se de fundamental papel na rugosidade, por conta da recuperação elástica dos grãos devido a anisotropia da estrutura policristalina do cobre. As microestruturas geradas para a replicagem foram: a) lente esférica, b) perfil senoidal e sulcos concêntricos. Os resultados mostraram que é viável a reprodução, com boa conformidade das microestruturas, por meio de prensagem a quente. Observou-se que as bordas e as superfícies finas com rugosidade em torno de 10 nm rms foram bem replicadas. / In this work, different types of microstructures were generated by single point diamond turning and microindentation for will replicated through the hot embossing. Tests were carried to evaluate the generation these microstructures by two distinct methods: micro-deformation and micro-machining, planned to observe the replication of the mark generated by the Vickers indenter (Pyramidal) and the latter by material removal (single point diamond turning). A review on several manufacturing processes applied to replication of microfeatures, is presented. The materials used as mould and replication workpiece were electroless copper and polymethylmethacrylate (PMMA), respectively. Initially, the machinability of electroless copper was evaluated under different cutting conditions to determinate appropriate turning parameters to obtain very fine surface finish (roughness). It was observed that for f = 10 microns of revolution (feed rate) and ap = 5 microns (depth of cut), the surface presented the roughness’ lowest value, i.e., 2,81 nm to medium roughness (Ra) and 13,4 nm to theoretical roughness (Rt). Moreover, it was observed that the microstructure of the material plays a fundamental role on roughness, because of the elastic recovery of grains due to the anisotropy of the polycrystalline structure of copper. The microfeatures generated were the following: a) spherical lens, b) sinusoidal profile and concentrical grooves. The results showed that it is feasible to reproduce, with good agreement, the microfeatures by means of hot embossing. It was observed that thin edges and fine surfaces with roughness around 10 nm rms were well replicated.