Os aços inoxidáveis austeníticos com adição de Mo têm sido a grande estratégia para se enfrentar a corrosão por ácidos naftênicos provenientes dos petróleos pesados durante a etapa de destilação atmosférica e a vácuo nas refinarias brasileiras e do exterior. Os óleos pesados com elevado Índice de Acidez Total (IAT) têm sido chamados de "óleos de oportunidade" e, devido ao diferencial de baixo preço, seu mercado tem crescido continuamente. Dentro deste contexto, este trabalho esta voltado para a seleção e caracterização dos melhores metais de adição para a soldagem dos tubos de aço inoxidável austenítico ASTM A 312 TP 317L para a unidade de destilação da Refinaria Henrique Lage. A primeira etapa do trabalho foi a soldagem seis Peças de Teste, identificadas de PT-01 a PT-06, em condições de campo, com a utilização de cinco metais de adição diferentes, variando principalmente no teor de Mo. A partir dessas peças de teste, foram retirados corpos-de-prova para ensaios mecânicos, metalográficos e corrosão correlacionados com metais de adição. Os primeiros resultados mostram que os metais de adição de mesma composição dos tubos resultam em menor energia de impacto absorvida pelas juntas soldadas, da ordem de 70%, em comparação ao metal de base. Os melhores resultados foram obtidos com a utilização de metais de adição com maiores teores de elementos de liga e ou com adição de N.

Os tratamentos de superfície têm apresentado grande importância na melhoria das propriedades dos materiais, visando a economia e viabilização de novos métodos e processos de fabricação. O tratamento de refusão e têmpera a laser promove o rápido aquecimento e resfriamento da camada superficial dos metais, resultando em transformações microestruturais que melhoram as propriedades mecânicas sem provocar distorções ou empenamentos. No presente trabalho foi utilizado um laser a fibra de alta potência para produzir uma camada endurecida num aço ferramenta para trabalho a frio VC131. Os parâmetros de refusão estudados foram a velocidade de varredura, a desfocalização do feixe e a potência do laser. A escolha das melhores condições de tratamento para a superfície completa foi feita a partir de ensaios em ponto e linha, analisando os parâmetros onde foi alcançada maior dureza, com pouco material fundido, e sem defeitos. A variação de temperatura foi acompanhada nos ensaios em linha, mostrando que a peça permanece fria com aumento da temperatura nunca ultrapassando 13C. A partir da variação da temperatura foi feito o cálculo da absortividade sendo aproximadamente 37 % nas condições analisadas. Foram feitas análises microestruturais e por difração de raios-X do aço, verificando-se que a microestrutura resultante da superfície temperada apresenta quantidade significativa de martensita e austenita retida, que confere ao material o aumento da dureza. A zona fundida apresentou dureza entre 400 e 500 HV, enquanto um pico de dureza de até 800 HV foi observado na interface da zona fundida e da zona termicamente afetada. A máxima profundidade de têmpera ficou entre 1 e 2 mm, para os ensaios onde toda a superfície foi tratada. Os ensaios tribológicos indicam que a superfície tratada a laser apresenta uma resistência ao desgaste superior àquela observada nas amostras não-tratadas.

Os materiais compósitos têm sido cada vez mais utilizados principalmente na indústria aeroespacial devido à sua característica de baixa massa específica aliada à alta resistência mecânica, tanto estática quanto em fadiga. Estruturas aeronáuticas e aeroespaciais sofrem, durante operação em serviço, esforços mecânicos de tração, compressão, flexão e cisalhamento. Muitas vezes esses esforços ocorrem de maneira combinada. Dentre esses esforços, o de cisalhamento é, sem dúvida, o mais complexo de avaliação devido à heterogeneidade, anisotropia e baixa resistência, que pode causar a falha prematura da estrutura. Dentre os métodos de ensaio para avaliação de propriedades em cisalhamento, o método Iosipescu, pelo fato de ser simples e eficaz para a obtenção da resistência (?) e do módulo em cisalhamento interlaminar ou no plano, tem recebido aceitação pela comunidade científica. O presente trabalho propõe-se a caracterizar as propriedades estáticas, resistência e módulo em cisalhamento, e avaliar a vida em fadiga, por meio do método Iosipescu, para uma resina epóxi e para compósitos com matriz em resina epóxi reforçados com tecido de fibras de vidro e tecido de fibras de carbono. A partir de resultados estáticos de cisalhamento no plano foram realizados ensaios de fadiga e obtidas curvas S-N com duas razões de tensão diferentes, R=0,1 e 0,5, frequência de 12 Hz, carregamento cíclico constante na forma senoidal e limite máximo de 120 000 ciclos. Os valores de ?12 e G12 obtidos estaticamente e em fadiga são comparados entre os materiais ensaiados. A resina epóxi sem reforço apresenta o menor módulo e limite de fadiga, seguida pelos compósitos orientados a 0/90 e, finalmente, pelos compósitos orientados a 45. Observa-se também que, em todos os materiais, a vida em fadiga é maior para R=0,5, devido principalmente ao comportamento viscoelástico da resina epóxi.

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.

O aumento da aplicação de compósitos poliméricos estruturais, principalmente nos setores aeronáutico e naval, resulta no inevitável contato desses materiais com líquidos e vapores, que podem afetar o desempenho mecânico dos componentes produzidos. Dadas estas observações, o presente trabalho objetiva contribuir no entendimento dos efeitos de diferentes condicionamentos ambientais no comportamento mecânico de compósitos de fibra de carbono/resina epóxi 8552. São avaliados cinco diferentes tipos de condicionamentos: ambiente, higrotérmico (80oC e 90% de umidade relativa), névoa salina, ozônio e imersão em água. Foram realizados ensaios de resistências à compressão, cisalhamento interlaminar e de tração longitudinal e transversal foram realizados às temperaturas ambiente (22oC) e elevada (82oC). Os resultados obtidos mostram que o comportamento mecânico dos compósitos estudados é principalmente afetado pela exposição em ambientes úmidos, como condicionamentos em câmara higrotérmica e por imersão em água. Condicionamentos em ambiente de névoa salina e em ozônio mostram-se também deletérios ao comportamento mecânico do material, mas em menor intensidade, pelo fato da difusão de água no compósito não ser favorecida em ambiente salino e do ataque do ozônio ocorrer preferencialmente na superfície externa do material. Análises fractográficas das superfícies de fratura mostram que o decréscimo das referidas propriedades mecânicas é acompanhado da degradação da matriz polimérica, com a presença de delaminação e enfraquecimento da interface.

Os aços com plasticidade induzida por deformação, também conhecidos como aços TRIP, são de grande interesse nas indústrias aeroespacial e automobilística por apresentarem uma elevada tenacidade e resistência especifica (resistência mecânica / densidade), o que possibilita que as estruturas sejam cada vez mais leves. O estudo da soldabilidade desses aços tem sido objeto de especial interesse, visto que, ao ser soldado pelos processos convencionais, observa-se uma perda na resistência mecânica e na ductilidade. Neste trabalho, foram realizadas soldas em chapas de 3 mm de espessura do aço AISI 300M previamente normalizado. O processo de soldagem utilizou um laser a fibra de 2 kW, sem metal de adição. Os parâmetros de soldagem estudados são a velocidade de soldagem e a potência do laser. A condição de soldagem em que se verificou o preenchimento total da espessura da chapa foi com velocidade de 50 mm/s e potência de 1200 W. Visando diminuir as perdas nas propriedades mecânicas do material após a soldagem, foi estudado o efeito do tratamento térmico de revenimento sobre o cordão de solda de duas maneiras. Primeiramente, utilizou-se um laser a fibra como fonte de calor para promover o revenimento do material. Notou-se por meio dos dados obtidos da microestrutura, da microdureza e do modelo de simulação de temperaturas, que o laser não permite o tratamento térmico de revenimento em toda espessura do cordão sem fundi-lo. Na segunda maneira estudada para promover o tratamento térmico de revenimento, foi utilizado de um forno elétrico tipo mufla, no qual os CDPs foram mantidos por 2 horas nas temperaturas de 100, 200, 250, 300, 400, 500 e 650 C. Com os resultados obtidos nesse tratamento, é possível observar que: a microdureza do cordão cai continuamente com o aumento da temperatura; que a fragilidade ao revenimento se dá em temperatura próxima a 300 C; e que, a partir de 500 C, tanto os microconstituintes do metal base, quanto do cordão de solda começam a passar por transformações mais próximas à normalização. Como última análise neste trabalho, foram realizados ensaios mecânicos em tração uniaxial para que fossem comparados as propriedades mecânicas dos corpos-de-prova confeccionados no estado como recebido, soldado e soldado com posterior tratamento térmico de revenimento a 200 e 400 C. Concluiu-se que, no caso dos CDPs soldados e revenidos a 200 e 400 C, o limite de escoamento e a tensão de ruptura são praticamente os mesmos do material ensaiado como recebido e que há um ganho de cerca de quatro vezes na ductilidade quando comparado com o material somente soldado.

Componentes eletrônicos, quando empregados em veículos espaciais, estão sujeitos a condições ambientais adversas, dentre elas a contínua exposição à radiação ionizante proveniente dos ciclos solares e de origem cósmica. Os componentes genuinamente fabricados para esta finalidade são aqueles que possuem a propriedade de resistência a dose acumulada total de radiação ionizante (radiation-hardness), e são denominados rad-hard. Entretanto, uma regulamentação do governo americano dificulta a aquisição deste tipo de componente. Dessa forma, a alternativa encontrada pela comunidade espacial é a utilização de componentes de mesma funcionalidade, porém de fácil aquisição no mercado, os chamados componentes de prateleira ou COTS (Commercial-Off-The Shelf Devices for Space Applications). Para a garantia de sua durabilidade no tempo previsto para a missão espacial o componente COTS a ser empregado deve ser qualificado quanto à sua resposta e tolerância à dose de radiação ionizante acumulada no ambiente espacial. Com o observado aumento na utilização desses dispositivos, a importância de testes baseados em solo para os efeitos da dose total ionizante (TID) a fim de qualificar tais dispositivos para vôo, têm se tornado importante para a garantia da qualidade do sistema onde será empregado. As novas formas utilizando tecnologias de dimensões cada vez mais reduzidas, nas quais esses dispositivos são utilizados também realça a necessidade de testes específicos de aplicação a fim de assegurar sua operação com característica e a capacidade de atender os requisitos operacionais para atingir os objetivos da missão. Esta qualificação é realizada em testes laboratoriais em solo empregando fontes de radiação ionizante. No presente trabalho é apresentada a qualificação de um conversor DC-DC da série LM2596 de reguladores de tensão, quanto à sua tolerância aos efeitos acumulados de dose de radiação ionizante, conhecido na literatura internacional por TID (total ionizing dose). Os reguladores de tensão desta série são circuitos integrados monolíticos que fornecem todas as funções ativas para um regulador chaveado (Buck) step-down capaz de suprir uma corrente de carga de até 3A com excelente regulação de carga e de linha. O trabalho caracteriza-se por submeter o componente à exposição à radiação ionizante proveniente de uma fonte de 60Co. Os experimentos permitiram verificar o desempenho do regulador através de sua tensão de saída para cargas contínuas e cargas variadas. Aliado à literatura e publicações diversas os trabalhos consistiram na análise experimental e simulada do componente, permitindo avaliar os efeitos da radiação sobre os principais parâmetros nos blocos funcionais do dispositivo.

O propelente sólido é uma mistura complexa e estável de ingredientes oxidantes e redutores, que ao entrarem em ignição, reagem entre si, formando moléculas gasosas a altas temperaturas. A estocagem de motores-foguetes carregados com propelente sólido compósito por longos períodos pode modificar propriedades de projeto, podendo ocasionar falhas, afetando assim a segurança durante o lançamento. Neste estudo foi realizado o envelhecimento acelerado, visando predição do tempo de vida útil, e avaliada a variação das propriedades do propelente com o decorrer do tempo, por meio de ensaios de tração, medidas de dureza, extração com solvente, análise térmica TG/DSC e ensaio em bomba calorimétrica. As temperaturas de envelhecimento utilizadas foram 45C, 55C e 65C e os tempos de envelhecimento foram 0, 1, 3, 6, 9, 10 e 12 meses. Foi feito também o envelhecimento em temperatura ambiente. Não houve variação significativa nos valores de energia de ativação de decomposição térmica nos dois métodos utilizados - Ozawa e isoconversional livre de modelo - durante o período de envelhecimento. A variação nos resultados obtidos pela bomba calorimétrica foi pequena. A extração com solvente mostrou que o uso do agente de ligação altera significativamente o teor sol durante o envelhecimento. Os resultados de propriedades mecânicas mostraram que com o decorrer do envelhecimento acelerado, o propelente tende a apresentar perda de rigidez, verificada pela redução nos valores de tensão máxima e módulo de Young. Houve também diminuição nos valores de dureza Shore A. A variação das propriedades mecânicas permitiu a predição do tempo de vida útil do propelente sólido compósito.

Esta proposta de trabalho de mestrado tem como objetivo estudar o comportamento em fluência da superliga Inconel 718. A liga foi submetida a ensaios de fluência na modalidade de carga constante, nas temperaturas de 650, 675 e 700C. A faixa de tensão utilizada foi determinada por ensaio de tração a quente e variou de 625 a 814 MPa. Deve ser ressaltado que estudos completos de ensaio de fluência da superliga Inconel 718 são escassos na literatura. O presente projeto é inovador, permitindo o conhecimento mais detalhado da superliga Inconel 718. Foram obtidos conjuntos de curvas e parâmetros experimentais relativos às regiões primária, secundária e terciária, em função das tensões e temperaturas aplicadas. Foram avaliados a ductilidade, a taxa de fluência estacionária e o tempo de vida. A caracterização microestrutural, com o emprego da técnica de microscopia eletrônica de varredura, foi uma ferramenta valiosa para a compreensão dos mecanismos de fluência. Foram realizados ensaios de tração a quente, a fim de se determinar as propriedades mecânicas da superliga nas temperaturas de ensaio de fluência e ensaios de oxidação, a fim de se analisar a influência da formação de óxidos nos resultados dos ensaios de fluência. As técnicas de caracterização utilizadas nesse trabalho foram: microscopia eletrônica de varredura (MEV), para análise fractográfica e microestrutural; microscopia eletrônica de transmissão (MET), para análise de precipitados; difração de raios X rasante, para análise de formação de óxidos; indentaçãop Vickers. A liga apresenta comportamento típico em fluência com a presença dos três estágios de fluência. O estágio secundário foi predominante durante o ensaio; a taxa mínima de fluência apresentou aumento significativo com o aumento da tensão aplicada. A análise do valor do expoente de tensão (n=36,48527) e da energia de ativação (Qc= 512,97), sugere que o mecanismo de fluência a 650 C é o mecanismo de escalagem de discordâncias. Dependendo da temperatura de trabalho do Inconel 718, podem ocorrer dois tipos de fratura: fratura dúctil a 650 e 700C e fratura do tipo intergranular a 675C.

Este trabalho apresenta uma investigação numérica sobre o comportamento rotodinâmico do conjunto rotativo de uma turbina aeronáutica de 5 kN de empuxo. Além da caracterização de dinâmica de rotores, várias análises de integridade estrutural foram realizadas nos principais componentes mecânicos da turbina aeronáutica a fim de assegurar um funcionamento livre de falhas. O eixo do conjunto rotativo é sustentado por um mancal dianteiro composto por um rolamento de esferas do tipo deep groove e, também, por um mancal traseiro do tipo squeeze film damper. Ambos os mancais foram projetados de modo a conferir apropriadas características de rigidez e amortecimento ao conjunto rotativo. Três folgas radiais para o squeeze film damper foram analisadas a fim de se definir a melhor configuração do mancal traseiro, levando-se em consideração todo o restante da máquina rotativa. Foi observado que a folga radial do squeeze film damper e a viscosidade do óleo de lubrificação afetam fortemente o desempenho do mancal traseiro. O comportamento rotodinâmico do conjunto rotativo foi caracterizado em função dos coeficientes dinâmicos de rigidez e amortecimento dos mancais. Problemas de vibração no conjunto rotativo foram evitados e os desenhos dos principais componentes mecânicos da turbina aeronáutica foram liberados para a fabricação.