Neste trabalho foi investigado o processamento e propriedades mecânicas e tribológicas do compósito cerâmico Al2O3- NbC com o objetivo de desenvolver um compósito cerâmico com melhores propriedades do que a alumina pura. Como material para comparação foi utlizado a alumina que é uma cerâmica tradicionalmente aplicada onde é necessária elevada resistência mecânica e ao desgaste. A composição Al2O3-0,5%wtY2O3-20%wtNbC, que origina o compósito, passou por moagem e mistura em moinho tipo atrittor e secagem em evaporador rotativo. O pó obtido foi caracterizado quanto a distribuição granulométrica e morfologia. A alumina seguiu a rota tradicional de moagem e mistura em moinho de bolas, secagem em spray dryer; e mesma caracterização realizada para o compósito. Foi realizado estudo da sinterização em dilatômetro para os dois materiais com intuito de determinar as condições ideais de sinterização. Por meio de prensagem uniaxial seguida de prensagem isostática a frio foram confeccionadas amostras na forma de discos e pinos. Os materiais densos foram obtidos por sinterização normal sendo que a alumina ao ar e o compósito em atmosfera de argônio. As fases formadas no dois materiais foram determinadas por difração de raios X. As microestruturas foram estudas em microscópio eletrônico de varredura nas superfícies polidas e atacadas. Entre as propriedades mecânicas foram medidas o módulo elástico, a dureza e a tenacidade à fratura por meio de impressões Vickers. O compósito desenvolvido apresentou valores superiores em todas estas propriedades em relação a alumina. O estudo do comportamento tribológico foi realizado por meio do deslizamento de pinos, com extremidade cônica, de alumina e do compósito cerâmico sobre discos de alumina. Os ensaios foram realizados com a velocidade de 0,4m/s e com carregamento, por meio de peso morto, de 10N sob diferentes níveis de umidade relativa ( 26,8; 48 e 76,3%). O coeficiente de atrito cinético médio, assim como a taxa de desgaste, diminuiu em todos os ensaios com o aumento da umidade relativa, para os dois materiais. Este comportamento foi relacionado com a formação de uma camada na interface de contato entre as superfícies do pino e do disco de hidróxido de alumínio. O compósito demostrou maior resistência ao desgaste em todas as condições tribológicas estudadas. O compósito cerâmico desenvolvido claramente possui boas perspectivas como um novo material cerâmico em importantes aplicações técnicas. / In the present work processing, and mechanical and tribological properties of a ceramic composite Al2O3-NbC were investigated in order to develop a ceramic material with superior properties. Alumina was chosen as a reference since it is a traditional ceramic material for applications where elevated mechanical properties and wear resistance are required. The composition Al2O3 - 0.5 wt%Y2O3-20 wt%NbC was prepared by attrition milling followed by drying in a rotaevaporator. The resulting powder mixture was characterized for granulometry and powder particles morphology. Alumina was processed according to the traditional route of ball milling followed by passing through a spray drier, and the processed powder was then characterized the same way as the composite. Dilatometry was accomplished for both materials in order to define the ideal sintering conditions. Samples with the shape of discs and pins were compacted by uniaxial pressing followed by cold isostatic pressing. Densification was achieved by sintering in air and in argon for alumina and the composite, respectively. Phase composition of sintered materials was studied by X-ray diffraction (XRD). Microstructure was investigated by means of scanning electron microscopy (SEM) on polished and etched surfaces. Materials were also characterized for a number of mechanical properties, in particular for Young modulus, hardness, and fracture toughness by Vickers indentation method. The developed composite exhibited superior mechanical properties as compared to alumina. Tribological behavior was investigated by means of a sliding pin on disk test with pins of a conical shape prepared both from alumina and the composite, and an alumina disk. Tests were performed with the sliding speed of 0.4 m/s and 10N load under varying humidity conditions (26.8; 48, and 76.3%). Both the mean coefficient of friction and the wear rate diminished in all tests with the increase of humidity for both materials. Such behavior was attributed to a aluminum hydroxide layer formation between the pin and the disk surfaces. The developed composite exhibited better wear resistance under all tribologic conditions studied. The developed ceramic composite obviously has good perspectives as a new material for a variety of important technical applications.

O aço de médio carbono e baixa liga SAE 4340 vem sofrendo diversas modificações e neste processo de desenvolvimento surgiu o aço 300M. O presente trabalho visa avaliar e comparar a microestrutura e a resistência mecânica dos aços SAE 4340 e 300M, submetidos ao processo de soldagem autógena a laser e em seguida a duas formas de tratamento: o revenimento pós-soldagem e a nitretação à plasma. Também é avaliado o efeito combinado dos tratamentos de revenimento e nitretação. Após soldagem, as chapas foram divididas nos lotes: como recebido, soldado, soldado e revenido, soldado e tratado superficialmente por nitretação a plasma e soldado, revenido e tratado superficialmente por nitretação a plasma. A partir desses lotes, foram obtidas amostras para análise microestrutural e produzidos corpos-de-prova para ensaios de tração. Os resultados mostraram que a presença de precipitados confere ao aço 300M maior resistência mecânica em relação ao aço 4340. Após a soldagem a laser, a zona fundida e zona termicamente afetada de ambos os materiais apresentaram fases diferentes das fases presentes no metal base, a zona fundida mostrou-se martensítica em sua maioria, e a zona termicamente afetada apresentou-se multifásica. Devido às dimensões reduzidas do cordão de solda, o comportamento em tração dos corpos-deprova soldados não diferiu significativamente dos corpos-de-prova produzidos com os materiais de base. O tratamento térmico de revenimento pós-soldagem promoveu queda na dureza da zona fundida em ambos os aços. Após a nitretação, os aços 4340 e 300M apresentaram aumento de dureza próximo às superfícies. O aço 4340 apresentou aumento na resistência mecânica sem perda significativa de ductilidade. Quando revenido e nitretado após a soldagem, o aço 4340 apresentou ligeira queda na resistência mecânica. A nitretação do aço 300M, com a temperatura e tempo escolhidos, levou à fragilização do material em ambas as situações (com e sem revenimento), resultando em uma piora significativa das propriedades mecânicas, o que indica que os parâmetros de nitretação para este aço devem ser revistos. / The high-strength low-alloy (HSLA) steel SAE 4340 has been modified over time giving raise to the 300M steel. This study intends to evaluate and compare the microstructure and the mechanical behavior of the steels SAE 4340 and 300M, after laser beam welding in one pass, followed by distinct treatment routes: tempering, plasma nitriding and tempering plus plasma nitriding. After welding, the plates were divided into five sets: as welded, welded and tempered, welded and plasma nitrided, welded and tempered and plasma nitrided. The samples for microstructural analyses and tensile tests were taken from these material conditions. The results revealed that the presence of precipitates allow higher mechanical strenght to the 300M steel compared to 4340 steel. The melted zone showed more fases if compared with base material, fase like martensite, and the heat affected zone presented a multiphase in your matrix. The melted zone in both materials suffered a hardness decreasing after tempering, although no microstructural changes were observed. After nitriding the 4340 and 300M steels showed a surface hardness increase. The 4340 steel showed an increase in tensile strenght without significant ductility loss. When tempered and nitrided after welding, the 4340 steel suffered a drop in its mechanical strenght. The 300M steel suffered an embrittlement after nitriding in both situations (with and without tempering), resulting in unsatisfactory mechanical properties. This indicates that improvements are needed in the plasma nitriding parameters for this steel.

Os eucaliptos por serem de rápido crescimento, grande abundância de madeira, facilidade e baixo custo na exploração, madeira relativamente homogênea, proximidade do mercado consumidor e barata, é um gênero que deve ser mais utilizado em serrarias no Brasil. O Eucalyptus urophylla é uma espécie de alto potencial para as zonas tropicais úmidas por ser tolerante ao cancro do eucalipto (Cryphonectria cubensis) e sua grande plasticidade de adaptação e de utilização para os mais diversos fins. Por isto, é uma das espécies mais plantadas no Brasil e com grande potencial para ser utilizada em serraria. O objetivo deste trabalho foi estudar as características botânicas, silviculturais e as propriedades físicas e mecânicas da madeira de procedências/progênies de Eucalyptus urophylla da ilha Flores com 19 anos de idade. Foram selecionadas 6 arvores de 20 progênies, totalizando 120 árvores. Com base nos resultados conclui-se que não houve diferença estatística entre as procedências ou progênies para a produtividade (DAP, altura e volume cilíndrico das árvores). Houve diferença estatística entre as características das folhas e dos frutos, mas as amplitudes de variação apresentaram-se dentro dos limites definidos para a espécie. Não houve diferença estatística entre as progênies para as propriedades físicas e mecânicas, exceto para a retratibilidade volumétrica. Os resultados apresentados permitiram classificar a espécie como de alta resistência mecânica, exceto para a compressão que foi de média resistência, alta retratibilidade e moderadamente pesada. Houve boa correlação entre a densidade básica, que é de fácil determinação, com as propriedades mecânicas da madeira, desta forma concluiu-se que é possível prever a resistência à flexão estática através da densidade básica. Não houve correlação das rachaduras de extremidades de tora com as rachaduras de extremidades de peça serrada. Não houve correlação da tensão de crescimento longitudinal com o diâmetro. A conicidade não influenciou no rendimento em madeira serrada. O rendimento em madeira serrada médio foi de 42,54%. / The eucalypts is a gender that should be more used at sawmills in Brazil, due to its fast growth, great wooden abundance, easiness and low cost in the exploration, wood relatively homogeneous, proximity to the consumer market and cheap price. The Eucalyptus urophylla is a species of high potential for the humid tropical zones, because of its tolerance to the eucalypts canker (Cryphonectria cubensis) and due to its great plasticity of adaptation for the most diverse uses. It is one of the most planted species in Brazil, with great potential to be used in sawmill. The objective of this work is to study the botanical and silvicultural features, and the physical and mechanical properties of the wood of provenances/progenies of Eucalyptus urophylla from the Flores island with 19 years of age. Six trees of 20 progenies had been selected, totaling 120 trees. There was not statistical differences among the origins or progenies for the productivity (DBH, height and cylindrical volume of the trees). It had statistic difference between progenies for the morphological features, like the leaves and the fruits, but the amplitude of variation presented was inside the limits defined for the species. About the study of the physical and mechanical properties, there was no statistic differences among the progenies, except for the volumetric shrinkage. The progenies were classified like the high mechanical resistance, except for the compression, that was of average resistance, high shrinkage and moderately weighed. There was good correlation between the basic density, that is easy to determination, and the mechanical properties of the wood, what allow to conclude that it is possible to predict the resistance to static flexion through the basic density. There was no correlation between end splitting log with end splitting board. There also were no correlations between the growth tensions and the diameter of the logs. The taper didn't influence the income in sawed wood. The medium income in sawed wood was of 42,5%.

Atualmente, o Brasil é o maior fabricante de celulose branqueada de eucalipto do mundo. Geralmente as fibras virgens de Eucalyptus spp. são utilizadas na fabricação de papéis para imprimir, tissue e especiais. Papéis para embalagens, tipicamente Kraftliners, precisam de uma grande resistência mecânica e são produzidos principalmente a partir de pastas Kraft de coníferas não branqueadas. Por outro lado, nanoceluloses fabricadas a partir de biomassa são consideradas um dos materiais sustentáveis mais interessantes para o século, com excelentes propriedades como baixa densidade, elevadas propriedades mecânicas, alta hidrofilicidade, grande área superficial com reatividade química e elevado valor econômico. Desde 2012 o uso de nanoceluloses na fabricação de papel ganhou impulso. As nanoceluloses têm sido adicionadas em pastas mecânicas e Kraft branqueadas para fabricação do papel, incrementando notavelmente as suas propriedades mecânicas, mas há preocupações sobre a diminuição da drenabilidade, da porosidade e da opacidade do papel. Poucos estudos foram desenvolvidos visando a aplicação de nanoceluloses em fibras não branqueadas, ainda que tenham aplicações em pastas branqueadas e/ou mecânicas. Portanto, o presente trabalho visa desenvolver o uso de nanoceluloses para melhorar as propriedades mecânicas em fibras não branqueadas. Em primeiro lugar, tomaram-se os finos primários do branqueamento de celulose de Pasta Kraft de Eucalipto como a matéria-prima para produzir dois tipos de nanocelulose. A celulose microfibrilada (MFC) é produzida diretamente por homogeneização mecânica utilizando equipamento Masuko. A celulose nanofibrilada (CNF) é produzida por oxidação mediada por TEMPO e homogeneizada por GEA. Em segundo lugar, selecionaram-se com as fibras virgens de Pasta Kraft Marrom de Pinho (PKPM) com número Kappa 36,1 e Pasta Kraft de Eucalipto Não Branqueada (PKEP), obtida na saída de estágio de deslignificação com oxigênio, com número Kappa 9,21, e todas as fibras foram refinadas até atingir o mesmo grau Shopper-Riegler (33±1 SR). Os experimentos com PKPM são conduzidas como uma referência a papéis Kraftliners tradicionais, com ou sem nanocelluloses. Também obteve folhas manuais com pasta branqueada Kraft de eucalipto, adicionando nanoceluloses, para compreender o efeito da lignina presente em PKEP. A receita e os aditivos químicos aplicados aqui são os mesmos que na produção industrial. Os principais resultados são: o uso de CNF (ou MFC) e agentes químicos, separadamente, na pasta PKEP, aumenta as resistências mecânicas dos papéis, no entanto, quando aplicadas CNF (ou MFC) em PKMP sem aditivos químicos, as resistências à tração e a estouro diminuem, e a resistência ao rasgo permanece constante. Como a terceira parte do estudo, delineamento de experimentos teve a configuração composto central com o ponto central em 1% de CNF (ou MFC) e 1% de agentes químicos (polímero+amido+cola), e seus pontos axiais foram 0,3%-1,7% de CNF (ou MFC), e 0,15%-0,85% de agentes químicos. O ponto ótimo de equilíbrio dos índices de rasgo (mN.m2/g) /estouro (kPa.m2/g) /tração (N.m/g) de (10,00/2,25/36,56 para CNF e 12,88/4,25/57,62 para MFC), obteve-se com a adição de 1,03% de CNF e 0,65% de amido, ou com a adição de menos de 0,01% de MFC e de 1% de amido. Finalmente, foram aplicadas CNF ou MFC por impregnação direta no centro da direção-z, considerando que o papel tem forças que interagem em 3D. Os resultados mostram que a PKEP atinge a qualidade do Kraftliner de pinus obtendo um índice de tração de 52,58 N.m/g utilizando 1% de CNF, ou 47,40 N.m/g utilizando 1% de MFC. Também, o custo de utilização do CNF ou MFC na fabricação do papel é avaliado, resultando em estimativas de 0,9494 US$/kg ou 0,3036 US$/kg, com a adição de 1% de CNF ou 1% de MFC, respectivamente, em pasta PKEP. Este trabalho mostra que a aplicação de nanocelulose em Kraftliner tradicional com fibras de pinus com todos os agentes químicos não tem vantagens reais. No entanto, o uso de CNF e MFC tecnicamente e economicamente tem vantagens superiores em pasta Kraft de eucalipto não branqueada (e deslignificada com oxigênio), obtendo-se propriedades superiores às de fibras longas. / Nowadays, Brazil is the largest manufacturer of Bleached Eucalyptus Kraft Pulp in the world. Mostly the Eucalyptus spp. virgin fibres are used in papermaking to manufacture printing, tissue and specialty papers. Packaging papers, typically Kraftliners, have high demands for mechanical strength and are made mostly from Unbleached Softwood Kraft Pulp. Other side, nanocelluloses from biomass are considered one of the most interesting sustainable materials for the Century, with excel properties such as low density, high mechanical properties, high hydrophilicity, large surface area with chemical reactivity and high economic value. Since 2012 the use of nanocellulose in papermaking experienced a great momentum. Nanocelluloses are added in bleached or mechanical pulp in papermaking to increase significantly the mechanical properties, but there are concerns about the decreasing of the drainability, the porosity and the opacity of the paper. A very few studies were developed on the application of nanocelluloses in an unbleached Kraft pulp, even there are its applications on bleached pulps and mechanical pulps. Therefore, the present work aims to develop the application of nanocelluloses to increase the mechanical properties of the unbleached fibers, specifically for Kraftliners, and show the way to replace the softwood fibers with the low-cost hardwood fibers. Firstly, the primary fines from bleaching area of Eucalyptus Kraft pulp, obtained from an industrial residue, was the raw material for nanocellulose production of two nanocelluloses. The microfibrillated celluloses (MFC) are produced with direct mechanical homogenization using Masuko. The nanofibrillated cellulose (NCF) is produced with oxidation mediated by TEMPO and homogenization using GEA. Secondly, as virgin fibers were selected the Unbleached Pine Kraft Pulp (USKP) with Kappa number 36.1 and the Unbleached Eucalyptus Kraft Pulp (UEKP) just after the oxygen delignification stage with the Kappa number 9.21. All the fibres (USKP and UEKP) was refining at the same Shopper-Riegler (33±1 SR). USKP experiments are conducted as reference to traditional Kraftliners, with or without nanocelluloses. Also the virgin bleached Eucalyptus Kraft pulp with nanocelluloses addition for the handsheet paper helps to understand the role of lignin in UEKP. The recipe and chemicals applied here are the same of the industrial production. The main results are: the use CNF (or MFC) and chemical agents, separately, in UEKP, promote the mechanical resistances, however when applied CNF (or MFC) in UPKP without chemicals, the tensile and burst properties decreased and tear remains constant. As the third group of the study, the design of the experiments was conducted in the star configuration with centre point as 1% CNF (or MFC) and 1.00% chemical agents (polymers+starch+chemical agents) and, the axial points were 0.3%-1.7% NCF (or MFC) and 0.15%-0.85 of chemical agents. The optimum point from the balanced tear (mN.m2/g) /burst (kPa.m2/g) /tensile (N.m/g) index point of view with 10.00/2.25/36.56 for (1.03% CNF and 0.65% starch) and 12.88/4.25/57.62 for (<0.001% MFC and 1% starch). Finally, it is applied here the direct impregnation of the center of z-direction with 1% of CNF and MFC, considering that the paper has 3D interacting forces. The results show that the UEKP reaches the pinus Kraftliner quality with 52.58 N.m/g (Tensile Index) using 1% CNF or 47.40 N.m/g using 1% MFC. Also, the cost of use CNF or MFC in papermaking is evaluated, resulting in the estimates of 0.9494 US$/kg or 0.3036 US$/kg, the addition of 1% CNF or 1% MFC in UEKP. This work shows that the application of nanocellulose in traditional Kraftliner with pinus fibres with all chemical agents has no real advantages. However, the use of CNF and MFC technically and economically has superior advantages in Eucalyptus unbleached (and oxygen delignified) Kraft pulp, resulting in such properties superior to those of long fibres.

Esta pesquisa teve por objetivo analisar os efeitos da cal hidratada e do ácido polifosfórico nas propriedades mecânicas e suscetibilidade à umidade de misturas asfálticas densas. O ligante utilizado foi o CAP 50/70, chamado de controle, modificado com 0,6 e 1,2% de PPA, e como aditivo a cal hidratada em concentrações de 1,5 e 3,0%, perfazendo nove combinações de misturas asfálticas. Foram moldados 108 corpos-de-prova, divididos em 4 e 7% de volume de vazios, sendo que os corpos-de-prova de 7% foram divididos em condicionados e não condicionados. Os ensaios realizados para análise das propriedades mecânicas foram o Módulo de Resiliência e a Resistência à Tração Indireta. Os resultados mostram que o aumento da concentração de ácido polifosfórico melhora a rigidez e a flexibilidade, e melhora a suscebilidade ao dano por umidade, assim como aumenta a resistência à tração; para a cal hidratada, com o aumento da sua concentração, ocorreu aumento da rigidez e da flexibilidade de maneira mais discreta, se comparado ao ácido polifosfórico, e proporciona a diminuição da resistência à tração: o teor que apresentou melhor suscetibilidade ao dano por umidade foi de 1,5% de cal hidratada. / This work aims to analyze the effects of hydrated lime and polyphosphoric acid on the mechanical properties and moisture susceptibility of dense asphalt mixtures. In nine combinations of asphalt mixtures, CAP 50/70, named control and modified with 0,6 and 1,2% of PPA, was employed as binder, and hydrated lime in concentrations of 1,5 and 3,0% was used as additive. 108 test specimens have been molded and divided into 4 and 7% of volume void, considering that 7% were separated into conditioned and non-conditioned. The Resilient Modulus and the Tensile Strength were the tests conducted for the analysis of mechanical properties. The results showed that the increase in polyphosphoric acid concentration improved stiffness and flexibility and increased the susceptibility to moisture damage, as well as the tensile strength. Also in the results, with the concentration increase of the hydrated lime, there was a smaller increase of stiffness and flexibility, and it provided a decrease of tensile strength, considering that the percentage of 1,5% of hydrated lime presented the best susceptibility to moisture damage.

Os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) utilizados em tubos para linhas de transmissão, ou seja, transferência e transporte de petróleo e gás, são especificados pela American Petroleum Institute (API) através da norma API 5L. Neste trabalho foi realizado um estudo da influência da têmpera e da nitretação no comportamento mecânico do aço API 5L X56. A microestrutura, os compostos formados com a nitretação e os mecanismos de fratura foram analisadas usando microscopia óptica, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura respectivamente. As amostras foram caracterizadas mecanicamente por testes de microdureza, tração, impacto e fadiga. Os resultados revelaram que apenas a têmpera promoveu modificações severas na microestrutura em relação à como recebida, formando bainita, martensita e constituinte M-A. A camada nitretada apresentou profundidade de 25 ?m e formação dos nitretos Fe3N e Fe4N. Houve aumento da microdureza, resistência mecânica com os tratamentos, juntamente com a diminuição da tenacidade e também houve um melhoramento na vida em fadiga para as duas amostras tratadas termicamente e superficialmente. Os mecanismos de fratura variaram de dúctil à frágil e em fadiga foi observado que as trincas nuclearam a partir da superfície para todas as amostras. / The high strength and low alloy steel (HSLA) used in pipeline for line transmission, there is transference and transportation of oil and gas, they are specified by American Petroleum Institute (API) through norm API 5L. In this work it was conducted a study of the nitriding and quenching influence on the mechanical behavior of API 5L X56. The microstructure, compounds made with the nitriding and the mechanisms failure were analyzed using optical microscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy respectively. The samples were mechanical characterized by microhardness, tensile, impact and fatigue test. The results revealed that only quenching treatment promoted severe modifications in microstructure in relation to as received, making up bainite, martensite and M-A constituent. The nitriding layer showed depth of 25 ?m and formation of Fe3N e Fe4N nitrides. There was an increasing of microhardness and mechanical strength with the treatments, along with the decreasing of toughness and there was also an improvement in fatigue life for the two samples heat e surface treated. The failure mechanisms varied from ductile to brittle and in fatigue was observed that the cracks nuclear from the surface to all samples.

Nesta pesquisa, fez-se uma abrangente reunião da literatura existente, apresentando um resumo histórico da evolução dos plásticos, enfocando o estado da arte e os avanços obtidos com o emprego desses materiais na construção civil, com função estrutural. É feita uma revisão sobre a estrutura química dos plásticos mais conhecidos, apresentando os mecanismos moleculares que provocam os fenômenos dependentes do tempo, e de que forma as suas propriedades podem ser alteradas. Este trabalho também analisa os diversos modelos de previsão do comportamento viscoelástico, além de fazer uma comparação entre os modelos de Maxwell, Kelvin-Voigt e Associado e os dados experimentais, mostrando aqueles que mais se adequam ao comportamento do material plástico. São discutidos alguns aspectos pertinentes a um Projeto de Engenharia e, posteriormente, apresentados alguns conceitos e considerações específicos a um projeto de estruturas de material plástico. Os tipos de processamento mais utilizados são apresentados e, para cada um deles, quais as aplicações a que se destinam e qual a sua influência nas características do produto final. Tratando-se do plástico reciclado, é de fundamental importância o conhecimento e o entendimento do processo de reciclagem. Além da apresentação dos tipos de reciclagem, é feita uma análise do cenário local e global do mercado dos plásticos reciclados. Ao fim deste trabalho, pôde-se concluir que o mercado dos elementos estruturais de plástico reciclado é um nicho a ser explorado e, como a pesquisa sobre o tema é ainda incipiente, há muito a ser estudado, pesquisado e, posteriormente, desenvolvido. Pode-se afirmar que a baixa rigidez do plástico reciclado frente aos materiais de construção tradicionais é a sua maior deficiência. O seu comportamento viscoelástico, dependente do tempo, e a sua sensibilidade à variação de temperatura tornam complexo o dimensionamento com esse material, desencorajando o seu emprego pelos projetistas de estruturas. Desde que sejam desenvolvidas formas de se contornar essas deficiências, como a adição de fibras, o emprego de armaduras de protensão nos elementos estruturais e a aplicação de aditivos, o emprego do plástico reciclado como elemento estrutural mostra-se não só tecnicamente viável, como bastante também promissor / This work deals with the employment of plastic materials in structures of civil construction. First, a reunion of existent literature is performed, emphasizing the state of art and the obtained advances in this area. A resume about the chemical structures of plastics is done, presented, considering the molecular mechanisms that cause the time-dependent behavior. This work also analyzes the several prediction models of viscoelasticity and compares the models of Maxwell, Kelvin-Voigt, Associated and experimental data, looking for those that best adequate with the plastic behavior. Some aspects involving an engineering project are discussed and, after, some specific concepts and ideas about plastic structures are presented. This work also considers the processing of plastics and its influence on the characteristics of manufactured product. Beyond the ways of plastic recycling, a local and global analysis of recycled plastic market are presented. It can be concluded that the recycled plastic structures market needs to be explored and as the research is novel, there is a lot to be studied, researched and, after, developed. The low stiffness is the worst characteristic of plastics and the time-dependent behavior and the temperature sensibility make the design complex, not encouraging the employment by engineers. If these problems are crossed, with fibers, additions or the pos-tension of reinforcement, the recycled plastic as structural element become technically viable and a reality in a brief future

Os aços Grau 91 vêm sendo amplamente utilizados como componentes para trabalhar em elevadas temperaturas nas indústrias de geração de energia, petroquímica e refinarias de petróleo em consequência da sua excelente resistência a fluência e corrosão em altas temperaturas. Apesar destas notáveis propriedades têm sido encontradas dificuldades na soldagem do aço Grau 91, visto que pode apresentar valores de dureza fora dos limites especificados e provocando redução de diversas propriedades mecânicas. Foram confeccionadas juntas tubulares do aço Grau 91, por meio de soldagem usando o processo TIG na raiz e o processo Eletrodo Revestido nas camadas de soldagem subsequentes. As juntas soldadas foram submetidas ao tratamento térmico póssoldagem (TTPS) a 760°C com diferentes tempos de patamar (1h, 4h e 8h) e posteriormente, as propriedades mecânicas foram analisadas para verificar o atendimento aos requisitos normativos, por meio da realização de ensaios de tração convencional e à quente (540°C), impacto Charpy, dureza Vickers e caracterização microestrutural. Os resultados mostraram que as propriedades mecânicas do aço Grau 91 sofreram alterações, como uma melhor resistência ao impacto e diminuição da dureza com o aumento do tempo de patamar de temperatura, indicando que é possível obter uma melhor combinação de resistência mecânica e tenacidade com o tempo de patamar maior do que 4 horas no TTPS nas condições utilizadas. / Grade 91 steels have been widely used as components to work at high temperatures in power generation plants, petrochemicals and oil refineries as a result of their excellent creep and corrosion resistance at high temperatures. Despite these remarkable properties, difficulties in welding Grade 91 have been encountered, as they may exhibit hardness values outside the specified limits and cause a reduction in various mechanical properties. Grade 91 tubular joints were made through welding by using the GTAW process at the root and the SMAW process in the subsequent welding layers. The welded joints were subjected to PWHT at 760°C with different tempering times (1h, 4h and 8h) and their mechanical properties were evaluated by performing conventional tensile, elevated-temperature tensile (540°C), Charpy V-notch impact toughness, Vickers hardness testing and microstructural characterization. Results indicated that mechanical properties of grade 91 steel change with increasing tempering time, and a better combination of strength and toughness can be reached with more than 4 hours of PWHT, under certain conditions.

O osso requer que alguns de seus elementos detectem estímulos mecânicos e os transformem em sinais celulares adequados para que o tecido ósseo possa manter a eutrofia e adaptar-se às solicitações mecânicas a que é submetido. Assim, a estrutura óssea pode torna-se mais resistente quando a demanda mecânica aumenta e, da mesma forma, menos resistente em condições de hipoatividade como imobilizações, sequelas motoras, repouso prolongado ou em ambientes de microgravidade como as experimentadas por astronautas. Dessa interação podem resultar ossos com massa diminuída, o que caracteriza situações de osteopenia ou osteoporose. Uma das indicações do exercício de natação é estimular e manter o trofismo do tecido ósseo. No entanto, a relação entre natação e qualidade óssea em pessoas com osteopenia, não foi suficientemente estudada de forma a embasar recomendações clínicas. Assim, o objetivo desta pesquisa foi investigar a eficácia da natação na recuperação da qualidade óssea avaliada em tíbias de ratas com osteopenia induzida por suspensão dos membros posteriores. Foram utilizadas 50 ratas da raça Wistar divididas em cinco grupos experimentais (n=10/grupo); dois controles e três experimentais. Houve um grupo suspenso pela cauda durante 21 dias consecutivos (S) e seu controle que permaneceu em gaiolas comuns pelo mesmo período (CI). No grupo suspenso e treinado os animais permaneceram em suspensão durante 21 dias, e depois foram submetidos a 20 sessões de natação (ST). No grupo suspenso não treinado os animais foram suspensos por 21 dias e soltos em gaiolas comuns por 30 dias (SNT). No grupo controle II as ratas foram observadas em gaiolas comuns por 51 dias, sem intervenção (CII). A avaliação da qualidade óssea foi feita pela densitometria (DXA) e ensaio mecânico realizados na tíbia direita e histomorfometria da região metafisária proximal da tíbia esquerda. Para análise estatística todos os valores foram considerados diferentes significativamente em p<0,05. Os ensaios mecânicos mostraram que, para o grupo S os valores de força máxima (-14,03%, p=0,0003), rigidez (-21,68%, p=0,0055), DMO (-17,62%, p=0,019) e percentual de osso trabecular (-57,2%, p=0,0001), diminuíram significativamente em comparação com o grupo CI. A comparação das propriedades mecânicas simultâneas entre os grupos avaliados após 51 dias (STxCIIxSNT) mostrou diferença estatística significante entre os grupos para força máxima de (p=0,0014), rigidez (p=0,0010), DMO (p= 0,0095) e percentual de osso trabecular (p<0,0001). O grupo ST apresentou aumento significativo na força máxima (+10,23%, p<0,05), rigidez (+21,91%, p<0,001), DMO (+9,46%, p<0,05) e percentual de osso trabecular (+48,82%, p<0,001) em comparação com o grupo SNT. Na comparação dos grupos SNT e CII também houve diminuição significativa (-14,4%, p<0,05) para força máxima, rigidez (-25,21%, p<0,005), DMO (-13,34%, p<0,05) e percentual de osso trabecular (-52,06%, p<0,001). Finalmente, a comparação entre os grupos ST e CII não apresentou diferença estatística significante (p>0,05) para os valores de força máxima, rigidez, DMO e percentual de osso trabecular. Em relação à análise histológica qualitativa o grupo S apresentou ossos com características histológicas condizentes com osteopenia, com trabéculas ósseas bem mais delgadas em quantidade muito menor tanto na epífise quanto na metáfise, quando comparado ao grupo CI. O grupo suspenso apresentou ainda, diminuição na espessura do tecido ósseo compacto e redução significativa na quantidade de tecido esponjoso em sua porção mais interna. A espessura do tecido ósseo compacto se mostrou similar nos diferentes grupos (ST, SNT e CII). Todavia, a espessura e a quantidade de trabéculas do osso esponjoso diferiram expressivamente nos diferentes grupos. O grupo ST apresentou uma aparente maior quantidade de trabéculas ósseas, bastante delgadas, ao passo que o grupo CII apresentou, comparativamente, uma menor quantidade de trabéculas bem mais espessas. Comparado a estes últimos, o grupo SNT apresentou uma menor quantidade de trabéculas com delgada espessura. Com a suspensão por três semanas os parâmetros mostraram que houve deterioração da qualidade óssea expressa pela diminuição da densidade mineral óssea, enfraquecimento mecânico do osso e perda de massa óssea trabecular. A quantidade de osso trabecular na região metafisária foi o parâmetro mais afetado pela hipoatividade, mas também o elemento que apresentou a resposta mais rápida para a atividade motora. A conclusão foi que a natação reverteu mais rapidamente a deterioração osteopênica causada pela hipoatividade, com recuperação completa da qualidade óssea. / The bone is able to detect mechanical stimuli and to transform them into cell response so that the bone tissue can maintain its health and to adapt to different mechanical demands (mechanotransduction). Thus, the bone structure become more resistant when the mechanical solicitations are increased and, conversely, less resistant when in hypoactivity conditions as occurring during immobilizations, in locomotor sequela, prolonged bed rest or in a microgravity environment as experienced by astronauts. In general, hypoactivity leads the bone to develop a decreased and deteriorated mass, thus characterizing conditions of osteopenia or osteoporosis. Thus, physical activity such as swimming is indicated as one of the factors that contribute to the bone health. However, the relation between swimming and bone quality in individuals with osteopenia has not been sufficiently studied to fully support clinical recommendations. So, the aim of this study was to investigate the effectiveness of swimming in recovering bone quality evaluated in osteopenic tibias of rats that spent three weeks in hindlimb suspension. Fifty Wistar rats were used and divided into five groups (n = 10/group); two control and three experimental groups. There was a group suspended by the tail for 21 consecutive days (S) and its control kept in regular cages for the same period (CI). In the suspended and trained group, animals were suspended for 21 consecutive days and then underwent a 20 swimming sessions (ST). In the suspended, not trained group, animals were suspended for 21 days and released in regular cages for 30 days (SNT). In the control group II rats were kept in regular cages for 51 days without intervention (CII). The bone quality was assessed by densitometry (BMD), bending mechanical testing and histomorphometry. Statistical significance was set at p<0.05. Mechanical tests showed that for the suspended group there was a decrease of the maximum force (-14.03%, p = 0.0003), stiffness (-21.68%, p = 0.0055), BMD (-17.62 %, p = 0.019) and the percentage of trabecular bone (-57.2%, p = 0.0001) in comparison with the control group. Comparison among the groups after 51 days (STxCIIxSNT) showed statistically significant differences between groups for maximum force (p = 0.0014), stiffness (p = 0.0010), BMD (p = 0. 0095) and the percentage of trabecular bone (p<0.0001). The suspended and trained group showed a significant increase in maximum force (+10.23%, p <0.05), stiffness (+21.91%, p<0.001), BMD (+9.46%, p<0.05) and the percentage of trabecular bone (+48.82%, p <0.001) compared to the suspended and not trained group. When the suspended but not trained group was compared to control CII, there was also a significant decrease (- 14.4%, p<0.05) for maximum force, stiffness (-25.21%, p<0.005), BMD (-13.34%, p<0.05) and the percentage of trabecular bone (-52.06%, p<0.001). Finally, the comparison between group suspended and trained ad its control and CII showed no statistically significant difference (p>0.05) for all the parameters. Considering the qualitative histological analysis, suspended group presented bones with histological characteristics consistent with osteopenia, with thinner trabecular bone and in much less quantity both in the epiphysis and in the metaphysis. The suspended and trained group had a higher quantity of trabecular bone, with thinner trabeculae, while the CII group showed a comparatively smaller amount of much thicker trabeculae. Compared to the latter, the suspended and not trained group had an apparent smaller amount of trabeculae with a thinner thickness. In conclusion, the three week suspension caused a marked deterioration of the tibia bone tissue that was completely reverted by swimming and partially reverted with spontaneous cage activities taking in consideration all the parameters analyzed.

Capítulo 1. A investigação teve como objetivo desenvolver filmes finos de sílica micropadronizada (FFSM) contendo micro-agregados de nanohidroxiapatita (nanoHA) que não ficassem totalmente cobertos pela sílica e assim pudessem interagir diretamente com as células vizinhas e o objetivo específico foi avaliar o efeito da presença de dois filmes (FFSM com ou sem a adição de nanohidroxiapatita) na resistência característica (?0) e no módulo de Weibull (m) de uma Y-TZP. Processamento sol-gel e litografia foram usados para aplicar o FFSM sobre os espécimes de Y-TZP. Três grupos experimentais foram produzidos: Y-TZP, Y-TZP+FFSM e Y-TZP+FFSM+nanoHA borrifada. Todas as superfícies foram caracterizadas por MEV/EDS e testadas em resistência à flexão em quatro pontos (n=30) em água a 37°C. A análise de Weibull foi usada para determinar ?0 e m (método de probabilidade máxima). A Y-TZP foi recoberta com êxito com o FFSM e FFSM+nanoHA. Micrografias indicaram que os micro-agregados de nanoHA não foram totalmente cobertos pela sílica. Não houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos experimentais para ?0 e m. Essa investigação obteve sucesso em produzir filmes finos de sílica micropadronizada contendo micro-agregados de nanoHA que permaneceram expostos ao meio ambiente. Os filmes desenvolvidos não prejudicaram a confiabilidade estrutural da Y-TZP comercial, como confirmado pela estatística de Weibull. Capítulo 2. Objetivos: avaliar o efeito da concentração de vidro bioativo (VB), de zero e 10% em massa e da temperatura de sinterização (1.200°C e 1.300°C) na microestrutura, densidade relativa e resistência à flexão do compósito Y-TZP/VB. Material e métodos: os pós de Y-TZP e Y-TZP/VB foram prensados uniaxialmente e sinterizados a 1.200°C e 1.300°C por 1 hora. A microestrutura foi caracterizada pela análise de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). A densidade relativa foi calculada por meio dos valores de densidade obtidos pelo princípio de Archimedes. Para a resistência à flexão, espécimes (n=6) foram fraturados no teste de resistência à flexão biaxial usando um dispositivo de pistão sobre 3 esferas em uma máquina universal de ensaios. Resultados: a adição de VB diminuiu o tamanho de grão do compósito, aumentou as porosidades e causou uma diminuição significativa na densidade relativa (Y-TZP/1.300°C=97,7%a; Y-TZP/1.200°C=91,1%b; Y-TZP/VB/1.300°C 79,7%c e Y-TZP/VB/1.200°C 77,4%d) e diminuiu também significativamente a resistência à flexão (em MPa, Y-TZP/1.300°C=628,3a; Y-TZP/1.200°C=560,8b; Y-TZP/VB=1.300°C=189,1c e Y-TZP/VB/1.200°C=153,0c). As fases cristalinas de zircônia cúbica estabilizada por cálcio e silicato de sódio zircônio foram formadas após a adição de VB. Conclusão: a adição de vidro bioativo na Y-TZP aumentou a porosidade e resultou na formação de zircônia cúbica estabilizada com cálcio e silicato de sódio zircônio. A adição de vidro também resultou na diminuição do tamanho de grão, densidade e resistência à flexão. Os espécimes sinterizados a 1.300°C mostraram valores de densidade superior e grãos maiores quando comparados ao grupo sinterizado a 1.200°C. / Chapter 1. This investigation aimed at developing micropatterned silica thin films (MSTF) containing nanoHA micro-aggregates that were not completely covered by silica so that they could directly interact with the surrounding cells and the specific objectives was to evaluate the effect of the presence of two films (MSTF with or without nanoHA addition) on the characteristic strength (?0) and Weibull modulus (m) of a Y-TZP. Sol-gel process and soft-lithography were used to apply the MSTF onto the Y-TZP specimens. Three experimental groups were produced: Y-TZP, Y-TZP+MSTF and Y-TZP+MSTF+sprayed nanoHA. All surfaces were characterized by SEM/EDS and tested for four-point flexural strength (n=30) in water at 37°C. Weibull analysis was used to determine m and ?0 (maximum likelihood method). Y-TZP was successfully coated with MSFT and MSFT+nanoHA. SEM micrographs indicated that the micro-aggregates of nanoHA were not entirely covered by the silica. There was no statistically significant difference among the experimental groups for ?0 and m. This investigation was successful in producing a micropatterned silica thin film containing nanoHA micro-aggregates that remained exposed to the environment. The developed films did not jeopardize the structural reliability of a commercial Y-TZP, as confirmed by the Weibull statistics. Chapter 2. Objectives: to evaluate the effect the bioactive glass (BG) concentration (0 and 10wt%) and the sintering temperature (1.200°C and 1.300°C) on the microstructure, relative density and flexural strength of the composite Y-TZP/BG. Methods: The Y-TZP and Y-TZP/BG powders were uniaxially pressed and sintered at 1.200°C or 1.300°C for 1 h. The microstructure was characterized by X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy. Relative density was calculated from density values obtained using the Archimedes\' principle. For the flexural strength, specimens (n=6) were fractured in a biaxial flexural setup using a piston-on-3-balls fixture in a universal testing machine. Results: BG addition decreased the grain size of the composite, increased porosity and caused a significant decrease in the relative density (Y-TZP/1.300°C=97.7%a; Y-TZP/1.200°C=91.1%b; Y-TZP/BG/1.300°C 79.7%c and Y-TZP/BG/1.200°C 77.4%d) and flexural strength (in MPa, Y-TZP/1.300°C=628.3a; Y-TZP/1.200°C=560.8b; Y-TZP/BG=1.300°C=189.1c and Y-TZP/BG/1.200°C=153.0c). The crystalline phases of calcium stabilized cubic zirconia and sodium zirconium silicate were formed after the addition of BG. Conclusion: Addition of bioactive glass to Y-TZP increased porosity and resulted in the formation of calcium stabilized cubic zirconia and sodium zirconium silicate. Also, glass addition resulted in decrease in grain size, density and flexural strength. Composite specimens sintered at 1.300°C showed the highest density values and larger grains compared to those sintered at 1.200°C