Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCFF.pdf: 8157511 bytes, checksum: ad469458a6fdb92d8f85b92774089eee (MD5) Previous issue date: 2005-06-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aims of this work were the microstructural and tensile properties characterization of the hypoeutectic spray formed Al-Si 319 and 380 alloys. The alloys were melted by induction furnace, gas atomized with nitrogen and deposited onto a copper substrate. The results were compared with conventionally sand cast Al-Si 380 alloy samples. Spray formed material showed fine and homogeneous microstructure, composed by equiaxial α-Al matrix, silicon particles, Al2Cu and β-AlFeSi intermetallics phases. Higher porosity and lower yield process were obtained increasing the superheating temperature and liquid metal mass flow rate. The extrusion promoted grain refinement by a partial recrystallization process and strong decrease of the porosity. Room temperature tensile tests of the spray formed Al-Si 380 alloy showed both increased strength and elongation when compared with the values observed for conventionally cast counterparts. These results can be ascribed to the refined grain size, silicon particles morphology and smaller β-AlFeSi phases presented in spray formed deposits. Due to the lower silicon content as well as lower porosity in spray formed and extruded Al-Si 319 alloy, this material showed higher values for the ultimate tensile strength and ductility when compared to Al-Si 380 alloy deposits processed by same parameters. / O presente trabalho teve por objetivo a caracterização microestrutural e a determinação das propriedades mecânicas das ligas de Al- Si 319 e 380 conformadas por spray. O processamento foi realizado através da fusão das ligas em forno de indução, da atomização com nitrogênio e da deposição do spray sobre um substrato de cobre. Foi utilizada, para comparação microestrutural e de propriedades mecânicas, a liga de alumínio 380 processada por fundição em areia. A conformação por spray resultou em depósitos com uma microestrutura mais refinada e homogênea sendo composta basicamente por grãos equiaxiais de Al-α, partículas de silício, Al2Cu e agulhas da fase β-AlFeSi. Foi investigada a influência dos parâmetros de processo de conformação por spray da liga 380, constatando-se um aumento da porosidade e uma redução do rendimento com a elevação da temperatura de superaquecimento e da vazão mássica de metal. A porosidade dos depósitos foi minimizada através de processo de extrusão, o qual, também, proporcionou o refinamento de grão através recristalização da matriz. Ensaios de tração a temperatura ambiente, em amostras da liga 380 conformada por spray, apresentaram um aumento relativo nos valores de limite de escoamento e de resistência e um aumento muito significativo no alongamento, quando comparados aos valores obtidos para a liga fundida em areia. Estes resultados foram atribuídos ao refinamento do tamanho de grão, à forma particulada do silício e à redução da razão de aspecto das agulhas da fase β-AlFeSi presentes no material conformado por spray. Quando conformada por spray e extrudada, a liga 319 apresenta valores de limite de resistência e de dutilidade superiores aos apresentados pela liga 380 depositada sob as mesmas condições de processamento, devido às menores porcentagens de silício e de porosidade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6070.pdf: 6999498 bytes, checksum: 9bf7d2ee8c54baf0e933924f3696afe4 (MD5) Previous issue date: 2013-12-06 / Financiadora de Estudos e Projetos / This work presents a study and development of long glass fiber PVC pellet concentrate (LF-PVC) manufactured by extrusion similar wire coating technique to reinforce pelletized rigid PVC compounds to produce injection molding LF-PVC composites. The incorporation of LF-PVC in rigid PVC compound exhibited mechanical benefits mainly in tensile modulus, flexural modulus and notched impact strength. Injection molding LF-PVC composites with 20 wt% of fiberglass presented tensile and flexural modulus 90% higher than unreinforced rigid PVC; Izod and Charpy notched impact strength 13% and 40% higher than unreinforced rigid PVC, respectively. The reinforcement of rigid PVC with LF-PVC presented slight damage in heat distortion and Vicat temperatures. 20wt% fiberglass PVC composites presented around 10% lower than unreinforced rigid PVC because LF-PVC reinforcement presented little quantity of plasticizers and majority of low molecular weight PVC resin. The innovative technique developed by Grizzo in a preliminary work [1; 2] to incorporate long glass fiber in rigid PVC compound was optimized because the LF-PVC pellets produced presented lower quantity of plasticizer, adequate fiberglass roving with suitable coupling agent (sizing) for PVC and a fiberglass roving tex (g/km) with excellent cost. In summary the reinforcement of injection molding rigid PVC compound with LF-PVC compounds produced unsatisfactory mechanical performance of LF-PVC composites, although that allowed them to compete to long glass fiber polypropylene and polyamide composites in injection molding technical parts under room temperature. Also LF-PVC composites allowed improve usual PVC applications such as connections to reduce thickness or rise dimensional, for example diameter and length, which was not possible before. The last, there are potential applications for LF-PVC composites to be used in special pressurized connections to replace internal metallic reinforcement, and in faucets and other bathroom devices for metal replacement. / Neste trabalho é descrito o estudo e o desenvolvido de um composto granulado de PVC reforçado com fibras de vidro longas (LF-PVC), produzidos através de uma técnica de extrusão similar a de recobrimento de fios, para ser utilizado na fabricação de compósitos PVC/fibras de vidro moldados por injeção. A incorporação dos grânulos LF-PVC num composto de PVC rígido apresentou benefícios principalmente quanto à rigidez sob tração e flexão e à resistência ao impacto. O compósito de PVC reforçado com 20% em massa de fibras de vidro longas apresentou aumento de 90% nos valores de módulo de elasticidade sob tração e sob flexão, e um aumento de 13% e 40% na resistência ao impacto Izod e Charpy com entalhes, respectivamente. O reforçamento do composto de PVC rígido com os grânulos LF-PVC apresentou redução moderada nas temperaturas de deflexão térmica (HDT) e de amolecimento Vicat, sendo obtida uma redução de 10% para o compósito reforçado com 20% de fibras de vidro longas, em virtude da presença de uma pequena quantidade de plastificante e do uso de uma resina de baixa massa molar na formulação de PVC utilizada na fabricação do grânulo LF-PVC. A técnica inovadora de incorporação de fibras de vidro longas em compostos de PVC, desenvolvida por Grizzo em trabalho anterior [1; 2], foi aperfeiçoada através da redução da quantidade de plastificante utilizado no composto do grânulo LF-PVC; do uso de um roving de vidro com sizing específico para PVC; e do uso de um roving de vidro com um tex (g/km) de excelente custo. De um modo geral o reforçamento do composto de PVC rígido com os grânulos LFPVC apresentou desempenho mecânico considerado não satisfatório, porém com possibilidade dos compósitos PVC/fibras de vidro de competir com os compósitos de polipropileno e poliamida reforçados com fibras de vidro em peças técnicas moldadas por injeção sob condições normais de temperatura. O reforçamento também possibilita a melhoria de produtos convencionais de PVC, como conexões, através da redução de espessura e da ampliação de dimensionais, como diâmetros e comprimentos, não possíveis até o momento. Por fim, existe a possibilidade de uso dos compósitos PVC/fibras de vidro em conexões especiais, que apresentam alma metálica de reforço para suportarem elevadas pressões, e em torneiras e outros dispositivos sanitários que apresentem partes metálicas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRL.pdf: 4606587 bytes, checksum: 0964a2f543c4356671aec314cf14a445 (MD5) Previous issue date: 2005-10-24 / Diversas linhas aéreas de transmissão de energia elétrica (LTs) foram construídas numa época em que o Brasil dispunha de pouca tecnologia para o desenvolvimento dos projetos e construção. Com isso, os projetos eram baseados em normas estrangeiras, que prescreviam distâncias entre os condutores elétricos e o solo abaixo dos valores hoje recomendados pela norma brasileira. Uma das alternativas para a correção do problema de cabos baixos é a reforma da linha de transmissão, quando pode ser empregado o processo de retracionamento para alteamento dos cabos CAA (Condutores de Alumínio com Alma de Aço). Este trabalho tem como objetivo, o estudo da influência do grampo de suspensão (fadiga e "fretting" - desgaste por atrito entre os fios do condutor e o grampo de suspensão) em determinadas propriedades mecânicas dos condutores usados, visto que esse ponto do condutor é deslocado para fora do grampo de suspensão quando da aplicação do retracionamento, além de ficar submetido a um valor de carregamento mecânico mais elevado. Esses estudos englobam a realização de ensaios de tração e vibração, além de análises metalográficas em amostras de cabos condutores completos usados (regiões dentro e fora do grampo de suspensão) e em condutores novos sem uso. Os resultados obtidos do ensaio de tração indicaram que, para os cabos estudados, não há uma influência direta da região do grampo nas propriedades mecânicas estáticas, como a carga de ruptura e alongamento percentual. Com relação ao ensaio de vibração, todas as amostras de cabos não apresentaram qualquer tipo de fratura, o que levou o ensaio a ser realizado até 10.000.000 de ciclos. As análises microestruturais mostraram a presença de marcas de fretting na parte da camada mais externa e interna dos condutores, mas apenas com danos muito superficiais. Dessa forma, pode-se concluir que, para o condutor estudado é possível a utilização do processo de retracionamento para a reforma da linha de transmissão.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1263.pdf: 4842944 bytes, checksum: 847b9ce01a383be03465220269170c48 (MD5) Previous issue date: 2006-09-06 / Financiadora de Estudos e Projetos / Although the influence of interfacial adhesion on short-term mechanical performance of fiber-reinforced thermoplastic composites has been well established, very little published information is available on the influence of the composite interface/interphase characteristics on fatigue properties of these materials. Fatigue life determination is of paramount importance for engineering applications of injection moulded short glass fiber (GF) reinforced polypropylene (PP) composites. Thus, this work is related to an investigation on the influence of maleated polypropylene (PP-g-MAH) interfacial compatibilizer on the fatigue resistance properties of 30 percent GF-reinforced PP composites. The mechanical fatigue analysis was carried out using four-point bending tests under deformation controlled mode at frequencies of 1 Hz and complete reverse cycle (R = - 1). In order to obtain quick comparative data on PP-g-MAH compatibilizer performance on the fatigue life of these composites, an experimental procedure was elaborated in order to correlate the properties determined by dynamicmechanical thermal analysis (DMTA) of composite samples, both pristine or subjected to short-term cyclic loading, with the experimentally determined fatigue life of these materials. The main conclusions of this work indicate that the mechanical damping (tan d) values, related to the fiber-polymer interfacial friction, reduce with compatibilizer content; this effect being better evidenced in the fatigued samples. The decrease in tan d values with compatibilizer content clearly indicate an increase in the composite interfacial compatibility and were found to be inversely proportional to the number of cycles to failure determined by long-term fatigue testing, thus, promoting an increase in the fatigue life of the investigated PP/PP-g-MAH/30%GF composites. / Apesar de já ser conhecida a influência da adesão interfacial no desempenho mecânico de curta duração dos compósitos termoplásticos, pouco se sabe sobre a influência da natureza da interface/interfase fibra-polímero na resistência à fadiga destes materiais. Esta propriedade de longa duração é de suma importância em aplicações de engenharia, onde os compósitos moldados por injeção de polipropileno (PP) reforçado com fibra de vidro curta (FV) começam a encontrar grande relevância e atuação, em função de desempenho superior alcançado com uso de compatibilizantes interfaciais. Assim, neste trabalho, buscou-se investigar a influência da adição do compatibilizante interfacial de PP funcionalizado com anidrido maleico (PP-g-MAH) no comportamento mecânico sob fadiga cíclica em compósitos de PP reforçado com 30% em peso de FV. Os ensaios de fadiga foram realizados em flexão quatro-pontos sob deformação controlada na freqüência de 1 Hz e ciclo completo reverso com tensão média zero. Com o objetivo de obter rapidamente informações indicativas sobre a influência do teor de PP-g-MAH na durabilidade sob fadiga mecânica destes compósitos, apresenta-se neste trabalho uma metodologia experimental que busca correlacionar as propriedades obtidas por análise térmica dinâmicomecânica (DMTA) dos compósitos, sem e com envelhecimento por curto tempo sob fadiga, com o experimentalmente determinado desempenho sob fadiga mecânica destes materiais. A principal conclusão deste trabalho demonstra que a propriedade de amortecimento mecânico (tan d), associado ao atrito interfacial do compósito, diminui com aumento no teor do compatibilizante de PP-g-MAH incorporado, sendo este efeito melhor evidenciado nos compósitos pré-envelhecidos sob fadiga. Esta redução no valor de tan d do compósito indica claramente um aumento no grau de compatibilização interfacial fibrapolímero e reflete de forma coerente e inversamente proporcional ao número de ciclos até falha verificada nos ensaios de longa duração sob fadiga mecânica, proporcionando um aumento na durabilidade dos compósitos de PP em análise.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2130.pdf: 6968456 bytes, checksum: 505fdf9c92f4d73ed148ba801ec77c8d (MD5) Previous issue date: 2008-09-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / Aluminum alloys having a particle dispersion in nanometric scale, which present elevated values of mechanical strength at both ambient and high temperatures have been studied for some time. These alloys are known for presenting icosahedral particles embedded in an α-Al matrix and they are called nanoquasicrystalline alloys, having large thermal stability as their major characteristic. The present work aims to evaluate the mechanical properties and the possibility of formation of quasicrystalline phases in an Al92Fe3Cr2Mn3 rapidly solidified to produce bulk samples. The alloy was characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (DRX) and differential scanning calorimetry (DSC). The mechanical properties were evaluated by compression tests at ambient and high temperatures and also by microhardness tests. The results showed refined microstructure and possibility of presence of quasicrystalline phase. Elevated mechanical strength was observed for the alloy even in temperatures up to 300°C, always associated with good plasticity in compression. / Ligas de alumínio (Al) contendo dispersão de partículas em escala nanométrica que apresentam valores elevados de resistência mecânica em temperaturas ambientes e em altas temperaturas já são estudadas há algum tempo. Estas ligas são conhecidas por apresentar partículas icosaedrais embebidas numa matriz de Al-α e são chamadas de ligas nanoquasicristalinas, tendo como característica marcante grande estabilidade térmica. O presente trabalho visou avaliar as propriedades mecânicas e a possibilidade de formação de fases quasicristalinas de uma liga Al92Fe3Cr2Mn3 solidificada rapidamente através da produção de corpos de prova de grande volume. A caracterização da liga foi feita via microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). As propriedades mecânicas foram avaliadas através de ensaios de compressão em temperatura ambiente e em elevadas temperaturas e através de testes de micro-dureza. Os resultados mostraram microestrutura refinada e possibilidade de presença de quasicristais. Os valores de resistência mecânica apresentados pela liga foram elevados inclusive em temperaturas de 300°C, associados com alta plasticidade em compressão.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2287.pdf: 18321038 bytes, checksum: c48a6e450395341c48a1a9e46b92819a (MD5) Previous issue date: 2007-02-27 / The subject of this work was to study the mechanical properties, based in tensile and impact tests, of two stainless martensitic steels cast under designations of ASTM Standards, namely the CA15 steel, a steel with 12% of Cr, and the CA6NM steel, a steel with 12% Cr and 4% Ni. For both steel grades bar tests were machined out from Keel Block coupons test cast in sand molds bonded with no-bake resin, according to the ASTM designations. Before machining the Keel Blocks were heat treated according to the ASTM standards as following: solubilization, quenching and tempering. The effectiveness of the heat treatments and the results of the mechanical tests were evaluated by means of microstructural characterization using optical and scanning electron microscopies. The CA15 steel showed the presence of delta ferrite in the martensitic matrix, and a weak tendency to carbide precipitation. On the other hand, the CA6NM steel showed predominantly a martensitic structure and strong carbide precipitation. The effect of two quenching conditions, namely water and air, were investigated on the mechanical properties of CA15 and CA6NM steels and showed to be high significance. For both steels two distinct levels of tensile strength at room temperature were obtained, one inferior to 700MPa, and other superior around the 900MPa. In the CA15 grades were obtained higher values of area reduction and lower elongation values, when compared to the CA6NM grade. The tensile tests at higher temperature (500°C), led to a reduction of approximately 30% in the values of tensile strength for the CA15 steel. However, in the CA6NM steel, the reduction of the tensile strength was lower( less than 20%) due to presence of massive carbide precipitation. After impact tests at several temperatures for determination of the ductile-fragile transition temperature, according to the 20,6J criterion, the CA15 steel revealed a transition temperature beyond 10°C, while the CA6NM steel revealed values between -100 and -150°C. / A presente dissertacao, consiste no estudo das propriedades mecanicas, com base em ensaios de tracao e impacto de dois acos inoxidaveis martensiticos, fundidos sob designacoes da norma ASTM, o aco CA15, um aco com 12% de Cr e o aco CA6NM, um aco com 12% Cr, 4% Ni e 0,65% Mo. O trabalho atestou os dois acos CA15 e CA6NM, em condicoes equiparaveis de ensaios de tracao e impacto, a partir de corpos de prova tipo Keel Block fundidos em molde de areia aglomerada com resina, conforme as designacoes da norma ASTM. A efetividade dos tratamentos termicos e o resultado sob os ensaios mecanicos foram verificados por meio de ensaios de caracterizacao microestrutural: analise metalografica por microscopia otica e eletronica de varredura. No aco CA15 observou-se a predisposicao a obtencao de ferrita delta na matriz martensitica, e uma fraca tendencia a precipitacao de carbonetos. No aco CA6NM, tanto a microestrutura predominantemente martensitica, quanto a forte precipitacao de carbonetos, sao tracos marcantes. Os efeitos de dois meios de tempera: agua e ar, sob as propriedades mecanicas dos acos CA15 e CA6NM, foram investigados e se mostraram muito significativos. Para ambos os acos, duas classes de limites de resistencia a tracao em temperatura ambiente foram obtidas, uma inferior a 700MPa, e outra superior, em torno dos 900MPa. No aco CA15 obteve-se maiores valores de reducao de area e menores valores de alongamento, em comparacao com o CA6NM. Os ensaios de tracao a quente(500°C), revelaram uma reducao nos valores de limite de resistencia(em relacao ao obtido a temperatura ambiente), em torno dos 30% no aco CA15. Mas no aco CA6NM, a reducao do limite de resistencia atingiu valores baixos de ate 20%, devido a presenca massiva de carbonetos. Apos ensaio de impacto em diversas temperaturas, para determinacao da temperatura de transicao ductil-fragil segundo criterio 20,6J, o aco CA15 revelou temperaturas de transicao maiores que 10°C, enquanto que o CA6NM revelou valores de temperatura de transicao entre -100 e -150°C.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3208.pdf: 5827738 bytes, checksum: 5abb591b495a83ca8efab983e7636bb5 (MD5) Previous issue date: 2006-03-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aeronautic industry has been studying the FSW (Friction Stir Welding) process since its development by TWI (The Welding Institute), in 1991. Nowadays it has been used in the airplanes fuselage of the Eclipse Aviation Co. and in non structural parts of the Airbus A380, in recent times started. Thus, the knowledge on welding of aeronautic aluminum alloys is very important to give safety in the use of the process and to development of new possibilities of joints for these alloys. Dissimilar welding allows some freedom on project design i.e. possibilities to join materials with different properties. The challenge of this work is to join materials with different mechanical properties using FSW, which is based on mechanical deformation. For this aim, dissimilar joints, 2024-T351 to 6056-T4 and 7075-T76 to 6056-T4, have been welded. The rotational speed was maintained constant and the travel speed was variable. The best parameters were identified according to the final quality of the welds after microstructural analyses and mechanical properties evaluation (tensile and microhardness tests). The analyses of the thermal cycles and forces developed during the weld, and the evaluation of the quality weld determine the best parameters that can produce a better combination between heat input and the best weld quality. It is concluded that the mechanical properties of the dissimilar joints improve with increasing weld travel speed and when the 6056 alloy is placed in the advancing side of the joint. / O processo de soldagem FSW (Friction Stir Welding) vem sendo estudado pela indústria aeronáutica desde seu desenvolvimento pelo TWI (The Welding Institute) em 1991. Atualmente, está sendo utilizado na fuselagem dos aviões da empresa Eclipse Aviation Co. e em partes não estruturais do A380 da Airbus, lançado recentemente. Desta forma, o estudo da soldagem das ligas de alumínio aeronáuticas por esse processo se faz muito importante na garantia da segurança e do desenvolvimento de novas possibilidades de união entre essas ligas. A soldagem dissimilar permite aos projetistas maior liberdade na criação de seus projetos, possibilitando a união de materiais de diferentes propriedades num mesmo componente. O desafio deste trabalho é unir ligas de diferentes propriedades mecânicas por um processo de soldagem, cujo princípio de união é a deformação mecânica. Para tanto, foram soldadas juntas dissimilares das ligas 2024-T351 e 6056-T4 e das ligas 7075-T76 e 6056-T4. Na soldagem, a rotação da ferramenta foi mantida constante e a velocidade de soldagem variável. Os parâmetros utilizados foram avaliados através da qualidade final das soldas obtidas. A qualidade das soldas, por sua vez, foi analisada pela microestrutura resultante, via microscopia ótica, e pelas propriedades mecânicas, via ensaios de tração e microdureza. A análise dos ciclos térmicos desenvolvidos durante a soldagem e das forças imprimidas durante o processo, aliados à avaliação das soldas, permitem determinar os parâmetros de processo, que resultem numa combinação ótima de menor aporte térmico e melhor qualidade de solda. Concluiu-se que as propriedades mecânicas das juntas dissimilares melhoram com o aumento da velocidade de soldagem e com o posicionamento da liga menos resistente mecanicamente (6056) no lado de avanço da ferramenta.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3356.pdf: 4172643 bytes, checksum: 0fa26d4cc1fc916af95827a69ed0b1cf (MD5) Previous issue date: 2007-05-28 / This work was conducted in four stages, the first to understand the phenomena that affect the 2.25Cr-1Mo steel hot tensile in different conditions, observing their behavior in a wide range of temperature and strain rates, to complete the initial study of Reis Sobrinho [10], that employed the following test conditions: Crosshead speed (VC) = 20; 5; 1.0; 0.1; 0.01 mm/min and Temperatures (T) 500, 550, 600, 650 and 700°C. In the present study were used to further test the parameters of: VC from 200 to 0.001 mm/min and Temperatures: room temperature, 100, 200, 300, 400 and 450°C providing more complete information of the behavior of the material. The third step aimed to achieve the detailed analysis of the data set of the hot tensile and creep for 2.25Cr-1Mo steel in applying the criterion of equivalence, emphasizing that this range of data provided by testing, had increased because of bibliographic information obtained with the same steel at different test conditions in the temperature range from 500°C to 600°C generated by Klueh [48,49] and Klueh & Oakes [50 52]. The analysis of these parameters, which consisted in verifying the validity of the criterion of equivalence proposed for 2.25Cr-1Mo steel, closes the first stage of this work, starting a fourth phase, to verify the reliability of the methodology proposed for other materials, in which the same type of analysis was applied to the AISI 310 steel. The closure was to attempt preliminary creep study in 2.25 Cr-1Mo steel at room temperature, whose possible existence was indicated by analysis of the tension data applying the criterion of equivalence. / Este trabalho foi realizado em quatro etapas, a primeira visando compreender os fenômenos que atuam no aço 2,25Cr-1Mo tracionado a quente em diferentes condições, observando seu comportamento numa ampla faixa de temperatura e taxas de deformação,visando completar o estudo inicial de Reis Sobrinho (10), que empregou as seguintes condições de teste: Velocidades de Tração (VT) = 20 5 1,0 0,1 001mm/min e Temperaturas (T) de 500, 550, 600, 650 e 700°C. No presente estudo foram usados para os novos ensaios os parâmetros de: VT de 200 a 0,001 mm/min e Temperaturas: ambiente, 100, 200, 300, 400 e 450°C, disponibilizando informações mais completas do comportamento do material. A terceira etapa visou a realização de análise detalhada do conjunto de dados de tração a quente e fluência para o aço 2,25Cr-1Mo na aplicação em critério de equivalência, ressaltando que esta gama de dados propiciadas pelos ensaios realizados, teve um incremento em razão das informações obtidas por ocasião de levantamento bibliográfico do mesmo aço em diferentes condições de ensaio na faixa de temperatura de 500°C a 600°C, geradas por Klueh (48,49) e Klueh & Oakes (50 52 ). A análise destes parâmetros, que consistiu na verificação da validade do critério de equivalência proposto para o aço 2,25Cr-1Mo, fecha a primeira etapa do trabalho, dando início a uma quarta fase, visando verificar a confiabilidade da metodologia proposta para outros materiais, na qual o mesmo tipo de análise foi aplicado para o aço AISI 310. O encerramento consistiu em tentativa preliminar de estudar fluência no aço 2,25Cr-1Mo à temperatura ambiente, cuja possivel existência foi indicada em análise de dados de tração aplicando o critério de equivalência .

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4485.pdf: 10452784 bytes, checksum: c97ffcf09e06376e8d784b7641e46a27 (MD5) Previous issue date: 2012-04-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / The main objectives of this dissertation were to study the short (tensile and impact) and long-term (fatigue) mechanical behavior of nanocomposites of poly(ether-ether-ketone), PEEK, with nanohydroxyapatite, nHA, for application as biocompatible materials. First of all, a preliminary study was conducted to determine the influence of the addition of nHA in the rheological, thermal and dynamic mechanical properties of PEEK, in order to choose an optimal formulation for large-scale preparation. The chosen composition with 10wt% of nHA was prepared by melt mixing in a co-rotating twin screw extruder. The resulting structure and dispersion were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and rheological properties. Subsequently, the materials (PEEK and PEEK/nHA nanocomposite) were injection molded at 3 different conditions by varying the flow rate. The resulting morphologies were evaluated by polarized light optical microscopy (PLOM) and the degree of crystallinity of the samples was evaluated by differential scanning calorimetry (DSC) and wide angle X-ray scattering (WAXS). The mechanical properties of tensile, impact and fatigue of PEEK and nanocomposite were measured and correlated with the results of dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and the resulting morphology. It was found that the variation of the injection conditions did not change the materials properties significantly; however, the obtained long and short-term mechanical properties of the nanocomposite were within the range of cortical bone properties and, therefore, the nanocomposite can mechanically be used for medium load bearing implant applications, due to their limited modulus. Finally, tests with adult stem cells to determine in vitro biological response of the biomaterial were performed, which indicated that these cells proliferated faster in PEEK/nHA, indicating that the biological response is most favorable to the nanocomposite than to pure PEEK. / Esta dissertação teve como principal objetivo estudar as propriedades mecânicas de curta (tração e impacto) e longa duração (fadiga) de um nanocompósito de poli(éter-éter-cetona), PEEK, com nanohidroxiapatita, nHA, para aplicação como material biocompatível. Primeiramente, foi realizado um estudo preliminar para determinar a influência da adição da nHA nas propriedades reológicas, térmicas e dinâmico-mecânicas do PEEK, com o objetivo de escolher uma formulação ideal para preparo em grande escala do nanocompósito. Em seguida, a composição escolhida com 10% em massa de nHA foi preparada via mistura no estado fundido em uma extrusora de rosca dupla co-rotacional. A estrutura resultante e a dispersão foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por propriedades reológicas. Posteriormente, os materiais (PEEK/nHA e PEEK puro) foram moldados por injeção em 3 condições diferentes, variando-se a vazão. As morfologias obtidas foram avaliadas por microscopia ótica de luz polarizada (MOLP) e o grau de cristalinidade das amostras foi avaliado por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e por difração de raios-X de alto ângulo (WAXS). As propriedades mecânicas de tração, impacto e fadiga do PEEK e do nanocompósito foram medidas e correlacionadas com os resultados de análise térmica dinâmicomecânica (DMTA) e com a morfologia resultante. Verificou-se que a variação nas condições de injeção não promoveram diferenças significativas nas propriedades dos materiais; no entanto, as propriedades mecânicas de curta e longa duração obtidas para o nanocompósito estavam dentro da faixa de propriedades do osso cortical sendo, portanto, o nanocompósito compatível mecanicamente para aplicações como implantes que não envolvam alto suporte de carga, devido à sua limitação de módulo elástico. Por fim, foram realizados testes com células-tronco adultas para determinar a resposta biológica in vitro do biomaterial produzido, os quais indicaram que a proliferação destas células ocorreu de forma mais rápida no PEEK/nHA, indicando que a resposta biológica é mais favorável ao nanocompósito do que ao PEEK puro.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4507.pdf: 8368845 bytes, checksum: c2fbca7be58a49b0033b38e3d5a4fc89 (MD5) Previous issue date: 2010-05-17 / Financiadora de Estudos e Projetos / Talc is a well known lamellar mineral filler much used for mechanical reinforcement of polypropylene (PP) composites. Mineral nanoclay is also a lamellar filler that is gaining much interest due to its reinforcement effect achieved at relatively much reduced filler content. So the main objectives of this work were to establish a comparative study on the mechanical fatigue properties of isotactic PP composites reinforced with both types of fillers: nanocomposites with 2 and 5 wt. % of organophilic nanoclay and microcomposites with 8 and 25 wt.% of ultrafine talc, where the influence of distinct filler particles size and different filler-matrix interfacial interactions were analyzed on the fatigue life and strength properties of these materials with potential engineering applications. All composites were subjected to short-term tensile and Izod impact tests, dynamic-mechanical thermal analysis and microstructural characterization via SEM and TEM, in order to correlate the analyzed characteristics to the fatigue behavior of the materials. The fatigue tests were carried out under stress controlled mode in tensile tension-tension, with a sinusoidal stress input at 1 Hz frequency and R = 0.1. Maleated PP contributed to the enhancement of short-term mechanical properties of talc-filled composites, whilst its influence was much reduced on the same properties of OMMT nanocomposites, due to the modest nanoclay exfoliation achieved in the non-polar PP polymer matrix. In general terms, talc-filled PP microcomposites showed better fatigue performance in comparison to the nanocomposites with O-MMT. However, their Wöhler fatigue S-N curves did not indicate fatigue endurance limits, within the fatigue span of up to 1 x 106 cycles. The main conclusion derived from this study, indicated that when both types of composites exhibited equivalent elastic modulus enhancement, the stronger filler-polymer interfacial interactions present in the talc-filled microcomposites prevailed over the reduced filler particles size of the nanocomposites of O-MMT, however with presence of nanoparticles agglomerates. / O talco é uma carga mineral lamelar conhecida e bastante usada em compósitos de polipropileno (PP), por elevar a eficiência de reforço mecânico do polímero. Por outro lado, o interesse pela nanoargila, também carga mineral lamelar, vem crescendo por esta aprimorar as propriedades do polímero, com uso do nanoreforço em teores muito mais reduzidos em comparação ao dos compósitos tradicionais. Com isso, buscou-se neste trabalho fazer uma análise comparativa do comportamento de fadiga sob ciclagem mecânica de dois tipos de compósitos de i-PP homopolímero: nanocompósitos com 2 e 5% de nanoargila organofílica (O-MMT) e microcompósitos com 8 e 25% de talco ultrafino. O objetivo foi analisar a influência do tamanho das partículas do reforço e do grau de interação interfacial matriz-reforço nas propriedades de resistência e durabilidade mecânica sob fadiga destes compósitos. Todos os compósitos empregaram o PP maleado (PP-g-MAH) como compatibilizante interfacial e foram processados numa extrusora dupla-rosca e moldados por injeção. Os ensaios de fadiga foram realizados em corpos de prova de tração no modo de tensão controlada, com uma onda senoidal na freqüência de 1 Hz e R = 0,1. Foram também realizados os ensaios estáticos de tração e resistência ao impacto, microscopia eletrônica (MEV e MET) e análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA). De forma geral, os microcompósitos de PP com 8 e 25% de talco apresentaram desempenho sob fadiga superior em relação aos nanocompósitos de O-MMT; entretanto, sem alcançar valores de tensão limite de enduro dentro do intervalo de duração dos ensaios de até 1 x 106 ciclos. A principal conclusão neste estudo demonstrou que na definição da resistência à fadiga dos dois tipos de compósitos de PP com módulo elástico equivalentes, as fortes interações polimero-reforço presentes nos microcompósitos de PP/talco, tal como identificadas por análise DMTA, prevaleceram sobre o tamanho reduzido das nanopartículas de O-MMT, porém com presença de aglomerados.