Este trabalho tem como objetivo o estudo da liga Ti6Al4V sob condições de fluência, a 500C e 600C. As condições microestruturais, de maior aplicação na indústria aeronáutica, são compostas especificamente pelas fases a (HC) e b (CCC), obtidas após forjamento e recozimento a 190C, com posterior resfriamento ao ar. Para tanto, é obtido um conjunto de curvas experimentais junto ao Laboratório de Ensaios Mecânicos do AMR/IAE/CTA, cujas análises envolvem a determinação dos principais mecanismos responsáveis pela fluência e de um conjunto de parâmetros experimentais, juntamente com avaliações quanto aos efeitos da pré-deformação sobre a ductilidade, taxa de fluência estacionária e tempo de vida nas condições apresentadas nesse trabalho. Os estudos experimentais são complementados por observações da estrutura de discordâncias, juntamente com os principais micromecanismos responsáveis pelo processo de fratura. Com base nos comportamento e nas principais características mecânicas e metalúrgicas da liga em questão, nas condições de teste apresentadas nesse trabalho, são desenvolvidos modelos matemáticos através dos conceitos propostos pela Mecânica do Dano Contínuo. As propostas envolvem a previsão da curva normal de fluência por meio da obtenção e solução analítica de um conjunto de equações diferenciais, utilizando-se uma base de dados gerada por parâmetros experimentais.

O poli(vinil butiral) é um polímero empregado em fundos aderentes anticorrosivos, tintas de secagem em estufa, vernizes e tintas para folhas metálicas, tintas de impressão flexográfica, adesivos e filmes internos para vidros de segurança. Devido à grande geração de resíduos (as empresas Monsanto, Blindex e Santa Marina geram aproximadamente 45 ton./mês de resíduos), alternativas de reutilização e reciclagem do PVB proveniente de vidros de segurança vêm sendo realizadas. Contudo, hoje em dia, somente 20 ton./mês vêm sendo empregada em misturas com outros materiais, sendo então justificável um estudo de alternativas para o material. Esta pesquisa teve por objetivo avaliar a possibilidade de utilização do PVB como um aditivo em misturas asfálticas para pavimentação, com o objetivo de dar destinação útil a um rejeito industrial. Para tanto, foram medidos em laboratório parâmetros relativos às propriedades mecânicas que controlam o desempenho dos revestimentos asfálticos em pavimentos flexíveis (resistência ao trincamento por fadiga e resistência a deformações plásticas sob altas temperaturas). Os resultados obtidos indicam que a adição do PVB a misturas asfálticas para pavimentação não é recomendável. As propriedades mecânicas das misturas ou não são afetadas ou o são desfavoravelmente.

Os compósitos carbono reforçados com fibras de carbono (CRFC) são materiais resultantes da união do reforço de fibras de carbono com uma matriz carbonosa. Essa combinação faz com que o material tenha propriedades termo-mecânicas para aplicações a altas temperaturas (1000o - 2800oC). Tais materiais têm sido utilizados, nas últimas três décadas, como gargantas de tubeiras de foguetes e freios em aeronaves militares e comerciais, aplicações estas onde as propriedades térmicas e a baixa massa específica (<2,0 g/cm3) são preponderantes. Este trabalho mostra o estudo para o estabelecimento de parâmetros de processamento de compósitos CRFC aplicados na área de elementos de fricção pelo método de prensagem a quente. Foram estabelecidas as condições de obtenção do reforço, um dos pontos críticos na obtenção dos freios, utilizando-se tecido e feltros de fibras de carbono em diferentes arranjos. Os feltros utilizados foram obtidos experimentalmente a partir de feltros de poliacrilonitrila como material precursor. Estes reforços, tecidos e feltros de fibra de carbono, foram impregnados em uma única etapa com resina fenólica resol aditada com grafite e negro de fumo, sendo em seguida carbonizados a 1000oC. As propriedades físicas e mecânica dos materiais obtidos foram correlacionados com os parâmetros de processamento. Os compósitos CRFC obtidos com diferentes arranjos do reforço apresentaram valores de massa específica aparente entre 0,80 e 1,4g/cm3 e a resistência ao cisalhamento interlaminar entre 1,6 e 5,6 MPa, sendo que o arranjo tecido/feltro mostrou-se o mais adequado para possíveis impregnações posteriores, por apresentar maior porcentagem de poros de transporte. As características finais do CRFC obtido são coerentes com um único processo de impregnação utilizando matriz de resina.

Com o contínuo crescimento de uso dos compósitos poliméricos estruturais na produção industrial de peças aeronáuticas, torna-se imperativo desenvolver técnicas de reparos de danos aplicáveis aos diversos tipos de laminados. O procedimento normalmente utilizado para definir o reparo de compósitos laminados envolve a simulação do dano em corpos-de-prova representativos dos componentes. Este trabalho apresenta a técnica de reparo estrutural, tipo chanfro, de laminados de carbono/epóxi, vidro/epóxi, aramida/epóxi de aplicação aeronáutica, pelo uso de tecido de carbono, aramida e vidro/epóxi. Os laminados de carbono, aramida e vidro/epóxi, sem e com reparos, foram submetidos ao condicionamento ambiental em duas condições diferentes (ambiente: 23 5 oC e 50 5 % de umidade relativa, e úmida: 65 5 oC e 95 5 % de umidade relativa), e os reparos foram realizados com quatro diferentes sobreposições das camadas de tecido (9,0; 12,7; 15,0 e 20,0 mm). Todas as famílias de reparo foram submetidas ao carregamento em tração sob temperaturas ambiente nos dois condicionamentos e elevada (82 oC) para condicionamento úmido, observando-se que os melhores resultados da propriedade mecânica avaliada foram obtidos com a sobreposição de 15,0 mm e para os laminados de fibra de vidro reparados com fibras de vidro. É verificado também que, o condicionamento com umidade e temperatura elevada diminui significativamente a propriedade mecânica de tração dos compósitos reparados, favorecendo a falha por descolamento entre o laminado base e o reparo (falha no adesivo). Os piores resultados de resistência dos reparos são obtidos para os laminados de carbono reparados com fibras de vidro e com sobreposição de 9,0 mm, favorecendo a ruptura na região do adesivo

Este trabalho teve como finalidade a realização da dopagem do filme de carbono tipo-diamante (DLC) em sua forma hidrogenada (a-C:H) utilizando-se átomos de nitrogênio. Essa dopagem foi realizada pela técnica de pulverização catódica reativa pela adição de N2 em quatro diferentes pressões parciais: 4, 10, 20 e 30% em uma descarga elétrica de mistura metano/argônio. Pelas técnicas de caracterizações realizadas foi observada uma variação sistemática nas propriedades físico-químicas do filme de a-C:H em decorrência do aumento da pressão parcial de nitrogênio no processo de deposição do mesmo. Através da técnica de retroespalhamento de Rutherford (RBS) foi obtida a composição química dos filmes depositados. Pelos espectros fornecidos por essa técnica observou-se que quantidade de nitrogênio na composição química do filme de a-C:H aumentou até 28 at.% em decorrência do aumento da pressão parcial de nitrogênio em até 30% no processo de deposição desse filme. Foram realizadas também medidas pela técnica de espectroscopia Raman para o estudo da estrutura das ligações químicas dos filmes depositados. Os espectros Ramam obtidos mostraram a presença de duas outras bandas, além da presença das bandas D e G características do filme de DLC, uma na posição de aproximadamente 690 cm-1 e outra na posição de aproximadamente 2200 cm-1, decorrentes da incorporação de nitrogênio no filme de a-C:H. As propriedades elétricas dos filmes depositados foram obtidas mediante a obtenção de curvas corrente-tensão (I-V) e curvas capacitância-tensão (C-V). Os resultados dessas medidas elétricas foram correlacionadas com a composição química e com a estrutura das ligações químicas dos filmes depositados. Já a dureza dos filmes obtidos foi determinada pela técnica de nanoindentação. Através dos resultados obtidos por essa técnica observou-se uma diminuição da dureza do filme de a-C:H em decorrência do nitrogênio incorporado em sua composição. Ao término deste projeto de pesquisa realizou-se uma análise correlacionando as características estruturais, elétricas e mecânicas obtidas dos filmes depositados de modo a encontrar uma janela que possibilite a produção desses filmes como características adequadas para a área de microeletrônica.

Este trabalho avalia a resistência à fadiga por flexão rotativa de ligas NiTi na forma de fios, em função da presença de impurezas e qualidade superficial das mesmas. O desenvolvimento da pesquisa foi realizado em duas etapas, sendo a primeira destinada ao desenvolvimento de um equipamento para ensaio de fadiga por flexão rotativa. A segunda etapa destinou-se à preparação de fios por trefilação, execução de ensaios mecânicos e análise mecânica e metalúrgica dos materiais. Os ensaios de fadiga foram divididos em dois grupos, para ciclagem parcial sem ruptura e ciclagem total até a ruptura dos fios. Após o processo de fadiga, as amostras cicladas parcialmente foram ensaiadas por tração, com aplicação de deformação até 6%, seguido de descarregamento com recuperação elástica do material. Constata que a vida em fadiga dos materiais é determinada por fatores intrínsecos, uma vez que defeitos superficiais não influenciam o processo de falha. A vida em fadiga dos fios de NiTi com menor teor de carbono é 90% maior que a dos fios com elevados teores deste elemento. O aspecto da fratura indica que a liga de menor teor de carbono armazena mais energia no processo de crescimento de trincas por fadiga; também sofre considerável transformação martensítica induzida por fadiga, fato que modifica sensivelmente suas propriedades mecânicas ao longo do processo de ciclagem.

O trabalho tem como objetivo caracterizar os materiais de rodas ferroviárias em temperatura ambiente, analisar seu comportamento na temperatura crítica de trabalho e estudar os defeitos oriundos do aquecimento. Foram utilizados três aços dos mais empregados atualmente na categoria de carga do modal ferroviário mundial: dois conforme a norma ferroviária americana AAR M-107 (Classe C e Classe C microligado) e um que atende à norma europeia BS EN 13262 (Grau ER7). A caracterização dos materiais deu-se por meio de ensaios destrutivos de tensão residual, tração, impacto, dureza e tenacidade à fratura. Com objetivo de elaborar a análise estrutural foram empregadas técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV-EDS/EDX) e difração de raios X (DRX). Para determinar a temperatura crítica de trabalho, foram utilizados relatórios de ferrovias nacionais e simulação de frenagem por elementos finitos. A análise na temperatura crítica é realizada por ensaios de tração nas temperaturas de 300C, 400C, 500C. A redução da resistência mecânica é aplicada direta ou indiretamente nos defeitos de: desgaste côncavo (hollow wear), escamação (shelling), lascamento (spalling), destacamento de material (shattered rim), chato (slid flat), fenda vertical (vertical split) e trincas térmicas (thermal cracks).

Foram estudados os processos de trefilação de duas ligas de NiTi denominadas VIM66 (martensítica) e VIM68 (austenítica) à temperatura ambiente. O forjamento rotativo e a trefilação convencional em máquina monoblocodeformando se barras de 15 mm de diâmetro até fios 2,56 mm comprovaram a viabilidade dos dois processos. Os fios de diâmetro 2,56 mm, solubilizados a 850 C por 15 minutos, foram trefilados sem recozimentos intermediários até a ruptura na máquina Instron à25, 50, 100, e 150 C. Os melhores resultados foram 8 passes para a liga VIM66 a 25 C e 11 passes para a liga VIM68 passes a 100 C resultando respectivamente em diâmetros finais de 1,476 mm (RA= 70,19 %) e 1,146 mm (RA de 81,45 %). As curvas tensão-deformação apresentavam uma única tensão de escoamento (material convencional)quando ensaiadas acima de MDe dupla tensão de escoamento (material com EMF) quando abaixo de MD. Independente da liga verificou-se que o trabalho de trefilação (wt) para pequenas deformações (1P) aumenta com o aumento da temperatura; é constante para deformações intermediárias (2P) e decresce para deformações maiores (&gt;3P), isto é, para pequenas deformações prevalecem as características de ligas com EMF e para deformações maiores, as de um material convencional. Nas temperaturas ensaiadas, o trabalho uniforme (wu) foi no máximo de 50% do trabalho total de trefilação (wt), isto é, no máximo 50% da energia é utilizada para deformar efetivamente o material. Como resultado prático, este trabalho mostrou que para um alto grau de deformação, como no processo de trefilação, é desejável que a operação seja feita em temperaturas altas independente do estado termodinâmico da liga.

Desde que foi patenteado, no início da década de 90, o processo de união por FSW (Friction Stir Welding) vem despertando a atenção das grandes indústrias aeronáuticas devido às suas vantagens quando comparado aos processos convencionais de junta. No entanto, este é um processo que ainda depende de muito estudo e validação. O trabalho presente visa apresentar um dispositivo de fabricação e montagem simples que pode ajudar neste processo. Ele foi concebido para testar a resistência da solda do tipo sobreposta de reforçadores integrados a impactos, utilizando o conceito largamente conhecido do Ensaio de Charpy.

Este trabalho estuda as propriedades mecânicas de um painel com um reforçador longitudinal integrado, fabricado por VaRTM, sujeito a um carregamento de compressão no sentido do reforçador. Para isso, ensaios mecânicos, sustentados por normas internacionais, foram realizados em corpos de prova, extraídos de posições pré-determinadas ao longo do comprimento de infusão, para a obtenção das propriedades mecânicas do material, tais como resistência à compressão, resistência ao cisalhamento interlaminar e comportamento em impacto fora do plano, e ensaios de caracterização do material, como fração volumétrica de fibras e ultrassom, de forma que fosse possível validar o método de fabricação, comparando as propriedades mecânicas obtidas nos ensaios com os resultados encontrados na literatura. Ao final, é mostrado que o processo é válido para a fabricação de componentes em compósito. Porém, é dependente de variáveis de processo como, por exemplo, a temperatura de cura da resina, que influencia diretamente na resistência à compressão do material. O painel reforçado também apresentou um desempenho sob carregamento de compressão satisfatório, o que valida a sua produção pelo processo em questão.