Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcos Roberto de Castro.pdf: 4644159 bytes, checksum: f40f63d43113b21cb1a927d0acc6160b (MD5) Previous issue date: 2012-01-27 / In this work it was analyzed a dual phase steel concerning its mechanical properties, the microstructure and its performance comparing with micro alloyed steel. These steels have the potential to achieve cost and weight savings while improving performance. The trend for the use of AHSS (Advanced high strength steels) in automotive industry has grown in the last decades in an exponential way and has encouraged researches around the world to study processes that enhance the characteristics of actual steel, in order to optimize weight for fuel economy and structural stiffness in safety. This work analyzed the DP 800 steel (1.2 mm thickness) as a potential replacement for steel HSLA (micro alloyed steel) HX 260 PD (1.5 mm thickness) as a component of a vehicle body production. This replacement allowed 20% mass reduction of the vehicle. It was studied the following characteristics: processing, chemical composition, microstructure and mechanical properties. For microstructure analysis has been used optical. The chemical element analysis was made by an optical emission spectrometer instrument. Tensile tests were made in both materials. The obtained mechanical values were the input to the CAE software: simulation of stamping and virtual crash test. With the results of the tests and simulations were able to evaluate the feasibility of replacing steel micro alloyed steel for dual phase steel. Dual phase steel showed similar formability and service performance (structural integrity in the crash test simulation). / Neste trabalho foi analisado um aço conhecido comercialmente por dual phase, compreendendo a obtenção deste tipo de aço, suas propriedades mecânicas, a relação entre sua microestrutura e seu desempenho e um comparativo com um aço microligado. Comparados aos aços convencionais, os aços bifásicos, em virtude do melhor desempenho em serviço, podem proporcionar redução de peso e consequentemente de custo nos componentes. O trabalho analisou o aço DP 800 (espessura = 1,2 mm) como potencial material em substituição a um aço microligado H260 PD (espessura = 1,5 mm) em um componente estampado de carroceria de um veiculo em produção. Esta troca possibilitou a redução de 20% de massa da peça. Foram estudadas as seguintes características: processamento, composição química, microestrutura e propriedades mecânicas. Para análise micro estrutural foi utilizada microscopia óptica. A caracterização química foi feita por meio de um espectrômetro de emissão óptica. Foram feitos ensaios de tração nos dois materiais em estudo. O ensaio de tração serviu para a obtenção de curvas tensão-deformação cujos valores alimentaram softwares de CAE visando simulação de estampagem e crash-test virtual. Com os resultados dos ensaios e das simulações foi possível verificar a viabilidade da substituição do aço microligado pelo aço bifásico (dual phase). O aço bifásico apresentou similar conformabilidade e desempenho em serviço (integridade estrutural na simulação do teste de impacto frontal).

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jademir Jesus Pirapora de Almeida.pdf: 6328511 bytes, checksum: a6b516ba7f4098781189faf6cc895d92 (MD5) Previous issue date: 2012-03-30 / Universidade Presbiteriana Mackenzie / In this work were studied the action of ionizing radiation on the physical-mechanical properties in elastomeric compounds based on styrene-butadiene rubber (SBR) filled with barite, opening way for application of these composites in the protection and shield against high-energy radiation, in the form of aprons. These aprons come to substitute the elastomeric ones with lead filler in ergonomic and economically advantageous conditions. The effect of high-energy radiation was studied on SBR compounds filled with barite at 50, 75, 100, 125, and 150phr (phr = parts per hundred rubber) of barite concentrations, exposed to ionizing radiation at 0, 100, 200, 500 and 1000kGy doses. The samples were characterized by physic-mechanical tests as rheometry, tensile strength, resilience, hardness, wear resistance, oil absorption, permanent deformation under compression (compression set) and dynamic mechanical thermal analysis. The morphological characteristics were determined by scanning electron microscopy. The results showed that the radiation causes an increase in tensile strength and elongation, the tear strength and hardness, and a decrease in fluid absorção and deformation under compression. / Neste trabalho foi estudada a ação da radiação ionizante nas propriedades físico-mecânicas nos compostos elastoméricos a base de estireno-butadieno (SBR) carregados com barita, abrindo caminho para aplicação destes compostos na proteção e blindagem contra a radiação alta energia, na forma de aventais, vindo substituir os aventais a base de elastômero carregado com chumbo em condições ergonômicas e economicamente vantajosas. Foi estudado o efeito da radiação ionizante em compostos a base de SBR carregado com barita nas concentrações de 50, 75, 100, 125, e 150phr (phr = partes por cem de borracha) de barita expostos à radiação ionizante nas doses de 0, 100, 200, 500 e 1000kGy. As amostras foram caracterizadas por meio de ensaios físico-mecânicos de reometria, de resistência à tração, resiliência, dureza, resistência ao rasgo, absorção de óleo, deformação permanente sob compressão (compression set) e ensaios de análise térmica dinâmico-mecânica. As características morfológicas dos compositos foram determinadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a radiação provoca um aumento da resistência à tração, do alongamento sob tração, da resistência ao rasgamento e da dureza; e um decréscimo na absorção de fluido e na deformação sob compressão.

Submitted by Marta Toyoda (1144061@mackenzie.br) on 2018-10-31T19:16:31Z No. of bitstreams: 2 Cristine Grasselli Carraro.pdf: 6930565 bytes, checksum: 50ea6f5436c0bf84208932741303a7de (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2018-11-05T11:41:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Cristine Grasselli Carraro.pdf: 6930565 bytes, checksum: 50ea6f5436c0bf84208932741303a7de (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-05T11:41:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Cristine Grasselli Carraro.pdf: 6930565 bytes, checksum: 50ea6f5436c0bf84208932741303a7de (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-03 / In this work the properties of the reinforced structural concrete with polypropylene treated bamboo fibers were studied and they were compared with the properties of the structural concrete without addition of fibers and with the addition of steel fibers. Much has been studied regarding reinforced concrete with different fibers. Among the natural fibers, bamboo fibers are among those that present a good mechanical performance and can be compared to steel. One of the factors that prevent its indication for its use in the construction industry is due to the fiber's water absorption capacity, which results in the loss of the mechanical properties of the fiber and, consequently, of the concrete. In order to decrease the water absorption by the fibers, they were treated with polypropylene (PP) in solution, to waterproof the fiber and to guarantee the resistance to the requested stresses of the structural concrete. Three types of structural concrete were obtained: structural concrete without fiber addition, structural concrete with 8 % by volume addition of bamboo fibers, and structural concrete with 8 % by volume addition of steel fibers. The different types of concrete were characterized by mechanical, morphological and microstructural tests. The partial results showed that the different types of concrete can be classified as excellent and that the concrete containing steel fibers is more resistant although the reinforcement matrix interaction was higher for the concrete obtained with bamboo fibers coated with PP. / Neste trabalho foi estudado as propriedades do concreto estrutural reforçado com fibras de bambu tratadas com polipropileno sendo as mesmas comparadas com as propriedades do concreto estrutural sem adição de fibras e com a adição de fibras de aço. Muito se tem estudado a respeito do concreto reforçado com diferentes fibras. Entre as fibras naturais, as fibras de bambu estão entre as que apresentam um bom desempenho mecânico podendo ser comparado ao do aço. Um dos fatores que impede sua indicação para o emprego na construção civil deve-se a capacidade de absorção de água pela fibra, que resulta na perda das propriedades mecânicas da mesma e, por consequência, do concreto. Visando diminuir a absorção de água pelas fibras, estas foram tratadas com polipropileno (PP) em solução, para impermeabiliza-las e garantir a resistência aos esforços solicitados do concreto estrutural. Foram obtidos três (03) tipos de concreto estrutural: concreto estrutural sem adição de fibras, concreto estrutural com adição de 8% em volume de fibras de bambu e, concreto estrutural com adição de 8% em volume de fibras de aço. Os diferentes tipos de concreto foram caracterizados por meio de ensaios mecânicos, morfológicos e microestruturais. Os resultados mostraram que os diferentes tipos de concretos podem ser classificados como excelentes e que o concreto contendo fibras de aço é mais resistente embora a interação matriz reforço tenha sido maior para o concreto obtido com fibras de bambu revestidas com PP.

Com o aumento dos tratamentos químicos e/ou físicos nos cabelos aos quais são realizados mediante o uso de dispositivos térmicos, há uma maior preocupação a respeito dos danos causados aos cabelos por estes tipos de tratamentos. O conhecimento dos efeitos, benefícios e/ou malefícios, de ingredientes cosméticos em cabelos torna-se necessário, pois facilita a busca por produtos baseada no tipo de cabelo. O principal objetivo do trabalho foi a caracterização físico-química, analítica e térmica de mechas de cabelo de diferentes etnias (caucasiano, oriental e afro-étnico virgem e brasileiro virgem e descolorido) antes e após o uso de ingredientes cosméticos seguido de um tratamento térmico (utilizando piastra) e intercalando com lavagens. O estudo das amostras de cabelo e de uma amostra de queratina animal envolveu a utilização das técnicas de TG/DTG, DSC, análise elementar, FTIR, MEV e técnicas de avaliação de eficácia, como tensão/deformação, penteabilidade e quebra por escovação. A partir da TG/DTG, foi possível avaliar as etapas de decomposição térmica das amostras de cabelo virgem e de queratina animal e estas apresentaram um comportamento térmico semelhante entre si. O estudo cinético não isotérmico por TG mostrou que, dos diferentes tipos de amostras de cabelo virgem, o afro-étnico apresentou menor estabilidade térmica e o oriental foi o mais estável termicamente. Os resultados de DSC corroboraram os obtidos por TG, demonstrando que a amostra de cabelo afro-étnico apresentou temperatura de desnaturação térmica das cadeias de α-queratina menor (TD = 223°C) do que as amostras dos outros tipos de cabelo (TD = 236°C). As mechas de cabelo virgem e clareadas foram tratadas com formulações cosméticas contendo silicones e avaliadas quanto a eficiência destes na proteção térmica dos cabelos. Algumas delas mostraram eficiência na proteção térmica das cadeias de α-queratina, diminuindo o seu grau de desnaturação. Foi possível observar que a associação do calor da piastra com as lavagens sucessivas causou danos tanto à cutícula (conforme resultados de FTIR e MEV), como também, ao córtex dos cabelos (conforme resultados de DSC). Em alguns casos, os danos causados foram tão graves que as camadas mais superficiais da cutícula sofreram descamações. O estudo mostrou, também, que a eficiência da proteção térmica nos cabelos depende do tipo da formulação cosmética em que estes protetores estão incorporados e do estado em que os cabelos se encontram. A DSC permitiu a avaliação da modificação termicamente induzida das cadeias de α-queratina e sua posterior desnaturação. O estudo envolvendo a associação das diferentes técnicas apresentou-se viável na avaliação tanto dos danos causados aos cabelos quanto na eficiência dos ingredientes cosméticos na proteção térmica dos mesmos. / With the increase of chemical and/or physical hair treatments, there is an increased concern about the damage caused by the continued use of thermal equipment. This is due to products identified as \"progressive brush\", widely used by individuals of various types of hair, in order to straighten them that are employed with the mandatory use of piastra. Thus, knowledge about the effects, benefits and/or detriments, of cosmetic ingredients in hair of different ethnic groups becomes necessary because it facilitates the search for products based on the type of hair. The main objective this work was the physicochemical, analytical and thermal characterization of hair samples of different ethnic groups (caucasian, oriental, african-ethnic and brazilian type II) before and after the use of cosmetic ingredients followed by heat treatment, using piastra, interleaved by washes. For such purpose, it was used the TG/DTG, DSC, EA, FTIR, SEM and techniques for evaluation of effectiveness as stress/strain and combing. By TG/DTG, it was possible to evaluate the thermal decomposition events of hair and animal keratin samples and these showed a similar thermal behavior between them. The TG-non isothermal kinetic study showed that, from the different types of virgin hair samples, the african-ethnic hair samples had the lowest thermal stability and oriental hair samples were more thermally stable. The DSC results confirm the results obtained by TG, demonstrating that african-ethnic hair samples had thermal denaturation temperature of α-keratin chains (TD = 223°C) lower than the samples from other types of hair (TD = 236°C). The virgin and bleached hair tresses were treated with cosmetic formulations containing silicones and evaluated the efficiency of the thermal protection of the hair. Some of the formulations tested have shown to be efficient as to its protective effect on the degradation of the α-keratin chains, decreasing the degree of denaturation. It was observed that the combination of the heat of piastra with successive washes caused damage to the hair cuticle (according to the IR and SEM results) as well as the cortex of hair (according DSC results). In some cases, the damage was so severe that the most superficial layers of the cuticle suffered flaking. The study also showed that the efficiency of the thermal protection in the hair depends on the type of cosmetic formulation that these protectors are incorporated and the condition of the hair. DSC technique allowed monitoring of the thermally induced modification of the α-keratin chains and subsequent denaturation. The study of the combination of all the techniques, as presented, is feasible in measuring damage to hair and the efficiency of cosmetic ingredients in protecting them.

É cada vez maior a utilização de polímeros reforçados com fibra de vidro no mercado nacional. Entre eles utiliza-se a poliamida 6 que apresenta ótima resistência à tração, ao impacto e à absorção de umidade comparada à poliamida 6 sem reforço de fibra de vidro, sendo atualmente utilizada na indústria automobilística em peças sob o capô, em especial em carcaças de radiadores. Este trabalho foi realizado com o objetivo de estudar o efeito da radiação ionizante nas propriedades mecânicas (resistência à tração, à flexão e ao impacto Izod) e térmicas (resistência ao fio incandescente e temperatura de fusão) da poliamida 6 com reforço de fibra de vidro, submetida à diferentes doses de radiação (100 a 600 kGy). As amostras foram preparadas e irradiadas em um acelerador JOB 188 com feixe de elétrons de energia de 1,5 MeV em diferentes doses e uma taxa de dose de 22,61 kGy/h. Após a irradiação, as propriedades das amostras da poliamida 6 com reforço de fibra de vidro irradiada foram determinadas e comparadas com as amostras não irradiadas e constatou-se que as propriedades mecânicas de resistência à flexão e à tração aumentaram e a de resistência ao impacto diminuiu. Em relação à propriedade térmica de temperatura de fusão diminuiu de 224,4ºC para 212,5ºC mas a perda de massa diante do aumento constante da temperatura também diminuiu. Em relação à propriedade de resistência ao fio incandescente a poliamida 6 com reforço de fibra de vidro irradiada teve um bom desempenho. As imagens captadas por Microscopia Eletrônica de Varredura mostram que a irradiação provocou uma boa integração entre a fibra de vidro e o polímero o que foi responsável pelo bom desempenho na propriedade de resistência ao fio incandescente. / It is each time more common the use of polymers reinforced with fibreglass in the domestic market. Between them it is used polyamide 6 that it presents good tension resistance, to the impact and the humidity absorption compared with non-reinforced, being also at the present time used in the automobile industry in parts underneath the hood, especially in the radiator frames. The aim of this work is to study the effect of ionizing radiation on properties of polyamide 6 with fibreglass reinforcement, undergone to different radiation doses. Samples were prepared and irradiated on JOB 188 accelerator with an electron beam energy of 1.5 MeV in air with different doses (100 to 600 kGy) and a dose rate of 22.61 kGy/h. Afterward the irradiation, the properties of the samples of irradiated polyamide 6 with fibreglass reinforcement were evaluated and compared with the samples non-irradiated. It evidenced that the mechanical properties flexural resistance and tension resistance increased and the resistance to the impact decreased. Regarding the thermal properties of the temperature of fusing decreased of 224,4ºC for 212,5ºC but the loss of mass ahead of the constant increase of the temperature also decreased. In the property of resistance to the glow wire the polyamide 6 with fibreglass reinforcement had a good performance. The images caught for Scanning Electronic Microscopy show that the irradiation provoked a good integration enters the fibreglass and polymer what was responsible for the good performance in the property of resistance to the glow wire.

A valorização racional da lignina e seus derivados é um dos maiores desafios ligado às biorrefinarias em que estas macromoléculas são geradas como subprodutos. Os lignossulfonatos, obtidos através do processo de polpação sulfito da madeira, são produzidos em larga escala e pouco utilizados como reagentes na preparação de compostos macromoleculares. A presença de grupos OH em sua estrutura permite o seu uso como macromonômero na obtenção de poliuretanos (PUs). O presente estudo teve como meta a obtenção de lignopoliuretanos e de compósitos baseados principalmente em matérias primas obtidas a partir de fontes renováveis. O óleo de mamona (OM) e lignossulfonato de sódio (NaLS), ambos oriundos de matérias primas renováveis, foram utilizados, em composições variadas, como substitutos de polióis convencionais, juntamente com difenilmetano diisocianato (MDI), na reação de obtenção de PUs. Inicialmente, PUs foram preparados a partir de NaLS e outros polióis, como dietilenoglicol (DEG), polietilenoglicol (PEG) e OM, assim como a partir destes reagentes, exceto NaLS (amostras controles). Visando aumentar a reatividade das hidroxilas do NaLS frente aos grupos isocianatos na síntese dos lignopoliuretanos, o NaLS foi oxipropilado (reação com óxido de propileno, gerando LS-Oxi) e hidroxialquilado (reações com glutaraldeído e formaldeído, gerando NaLS-Glu e NaLS-For, respectivamente). O uso de aldeídos na modificação do NaLS, até onde se tenha conhecimento, foi uma abordagem inédita no que se refere à síntese de lignopoliuretanos. Os produtos, (LS-Oxi, NaLS-Glu, NaLS-Glu) foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (IV) e, associados ou não com OM, foram usados na preparação de lignopoliuretanos (também caracterizados por IV). Fibras lignocelulósicas extraídas de sisal (Agave sisalana), cujo maior produtor mundial é o Brasil, foram utilizadas como reforço dos lignopoliuretanos preparados. Os compósitos lignopoliuretânicos, bem como os lignopoliuretanos não reforçados, foram caracterizados por análise termogravimétrica (TG), resistência ao impacto, resistência à flexão, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise térmica dinâmico-mecânica (DMA). Os resultados mostraram que as fibras de sisal aumentaram consideravelmente a resistência ao impacto de todos os lignopoliuretanos. Entre os compósitos baseados em NaLS não modificado (Grupo 1), o DEG/NaLS/MDI/Sisal foi o que apresentou melhor resistência ao impacto (472 J m-1) e melhor resistência à flexão (47 MPa). Quando o NaLS oxipropilado foi utilizado (Grupo 2), o compósito LS-Oxi/MDI/Sisal apresentou resistência ao impacto de 459 J m-1 e resistência à flexão de 43 MPa, enquanto que o compósito NaLS-Glu/MDI/Sisal, preparado à partir do NaLS hidroxialquilado (Grupo 3), apresentou resistência ao impacto de 945 J m-1 e resistência à flexão de 23 MPa. As imagens de MEV da superfície de fratura pós-ensaio de impacto revelaram uma forte adesão na interface fibra/matriz, como consequência da presença de ligações hidrogênio entre os grupos uretanos da matriz e os grupos hidroxila das fibras, além das interações entre os domínios hidrofóbicos de ambos, fibra e matriz. Materiais com grau de entrecruzamento diversificados, com características entre elastomérica a termorrígidos, foram obtidos a partir do uso do NaLS e do OM, o que faz com que eles se tornem atrativos para diferentes aplicações, como em partes automotivas e painéis de uso arquitetônico. Neste sentido, e atendendo às expectativas atuais, materiais com excelentes propriedades e com elevada proporção de matérias-primas obtidas de fontes renováveis foram desenvolvidos. / The rational valuing of lignin and its derivatives is one of the major challenges in the biorefinery context where these macromolecules are generated as byproducts. Lignosulfonates obtained through the wood sulfite pulping process are produced on a large scale. However, they are rarely used as reagents in the preparation of macromolecular compounds. The presence of OH groups in their structure allows their use as a macromonomer to obtain polyurethanes (PU). This study aimed at obtaining lignopolyurethanes and composites based mainly on raw materials obtained from renewable sources. Castor oil (CO) and sodium lignosulfonate (NaLS), both derived from renewable raw materials, were used in different compositions as replacements for conventional polyols along with diphenylmethane diisocyanate (MDI) in the PU synthesis. Initially, polyurethanes were prepared from NaLS and other polyols such as diethylene glycol (DEG), polyethylene glycol (PEG), and OM, as well as by using these reagents, except for NaLS (control samples). In order to increase the reactivity of the OH groups of NaLS against isocyanates in the lignopolyurethanes synthesis, NaLS was oxypropylated (reaction with propylene oxide, generating LS-Oxy) and hydroxyalkylated (reaction with formaldehyde and glutaraldehyde, generating NaLS-Glu-For NaLS, respectively). The use of aldehydes in the NaLS modification, as far as we know, is a novel approach with regard to the lignopolyurethane synthesis. The products (LS-Oxy, NaLS-Glu, and NaLS-For) were characterized by infrared spectroscopy (IR) and associated or not with CO were also used in lignopolyurethanes preparation (also characterized by IR). Lignocellulosic fibers extracted from sisal (Agave sisalana), which has Brazil as its largest producer in the world, were used as reinforcement for the prepared lignopolyurethanes. Lignopolyurethanic composites and the non-reinforced lignopolyurethanes were characterized by thermogravimetric analysis (TG), impact test, flexural strength, scanning electron microscopy (SEM) and dynamic mechanical analysis (DMA). Results showed that sisal fibers substantially increased the impact strength of all lignopolyurethanes. Among the composites based on unmodified NaLS (Group 1), DEG/NaLS/MDI/Sisal showed the best impact strength (472 J m-1) and the best flexural strength (47 MPa). When the oxypropylated NaLS was used (Group 2), the composite <br /> LS-Oxy/MDI/Sisal showed impact strength of 459 J m-1 and flexural strength of 43 MPa, while the composite NaLS-Glu/MDI/Sisal prepared from the hydroxyalkylated NaLS (Group 3) showed impact strength of 945 J m-1 and flexural strength of 23 MPa. The SEM images of the fracture surface after the impact test revealed a strong adhesion in the fiber/matrix interface as a consequence of the presence of hydrogen bonds between the urethane groups of the matrix and the hydroxyl groups of the fibers, in addition to the interactions between the hydrophobic domains of both fiber and matrix. Materials with different degrees of crosslinking and characteristics from elastomeric to thermoset were obtained from the use of NaLS and CO, which makes them attractive for different applications such as automotive parts and panels for architectural use. In general, materials with excellent properties and prepared with a high proportion of renewable raw materials were developed, thus meeting the current expectations concerning biobased materials.

Foi estudado, através de ensaio de tração, o Nb policristalino com teor de hidrogênio de 0 a 50 partes por milhão em peso (ppm-p) nas temperaturas de 223, 273 e 293 K. Os ensaios de tração a velocidades constantes foram realizados com taxas iniciais de deformaçao de 4,2 X 10-5 e 42 X 10-5 s-1 , e os parâmetros de ductilidade e resistência mecânica foram analisados em função da concentração de hidrogênio. Foram também obtidos o coeficiente de sensitividade a taxa de deformação (m) e o volume de ativação (V) através de ensaios de tração, alternando-se abruptamente a taxa de deformação entre os valores acima mencionados, em sucessivos pontos da curva tensão-deformação. Para o cálculo destes dois últimos parâmetros foi proposta uma análise detalhada, considerando-se os efeitos elásticos e o encruamento durante a deformação plástica uniforme. Todo o estudo foi acompanhado por análise fratográfica Que permitiu verificar três comportamentos de ruptura da liga Nb-H, dependendo do teor de hidrogênio e da temperatura. A 223K foi observado que há uma forte redução de ductilidade do Nb para teores de hidrogênio até 10 ppm-p, sendo que para este teor o seu comportamento foi totalmente frágil / Tensile testing at 223, 273 and 293 K was carried out on polycrystalline Nb dopped from 0 to 50 parts per million in weight (ppm-wt) of Hydrogen. The tensile testing at constant velocity was done at 4,2 X 10 -5 and 42 X 10-5 s-1 of initial strain rate, and the ductility and strength parameters was analysed as a function of the hydrogen content. It was also obtained the strain rate sensitivity (m) and the activation volume (V), from tensile testing, cycling between the two above specified strain rates, at several points of the stress-strain curve. For the calculation of this two last parameters it was proposed a detailed analysis, considering the elastic effect and the work hardening during the uniform plastic deformation. All these studies was followed by fratographic analysis that alowed the identification of three rupture behavior for the Nb-H alloy, depending of the temperature and the hydrogen content. At 223 K, it was observed that there is a strong embrittlement of Nb for hydrogen content up to 10 ppm-wt, and for this value the behavior was completely brittle

Problema: O emprego do titânio e ligas de titânio para aplicações médicas e odontológicas tem aumentado nas últimas décadas, porém, o alto custo do material desestimula o seu uso rotineiro. Objetivos: Avaliar o efeito da pureza do argônio nas propriedades mecânicas, microestrutura e modo de fratura do titânio comercialmente puro (Grau I) e da liga Ti-6Al-4V. Material e Métodos: As fundições para cada liga foram realizadas em uma máquina de indução eletromagnética com um argônio de alta pureza (99,999%) e um argônio conhecido como industrial (99,98%). Os testes de resistência à tração, limite de proporcionalidade e alongamento foram realizados em máquina de ensaio universal sob velocidade de 1 mm/min. Os espécimes fraturados foram embutidos em resina fenólica (baquelite) e polidas para a realização da microdureza Vickers (100g/15s), a a 25, 50, 100, 200 e 500?m da borda do corpo-de-prova. A microestrutura das ligas também foi analisada em alguns espécimes, com o objetivo de avaliar a superfície fraturada dos espécimes alguns foram submetidos à microscopia eletrônica de varredura. Análise estatística: Os dados provenientes de cada teste mecânico foram submetidos a uma análise de variância (tipo de titânio vs. pureza do argônio) e teste de Tukey (? = 0,05). Os dados de microdureza Vickers foram submetidos a uma análise de variância de medidas repetidas (fatores principais: liga e argônio) e medida repetida: distância e teste de Tukey para o contraste entre médias (? = 0,05). Resultados: O grau de pureza do gás não influenciou os valores do limite de proporcionalidade, da resistência à tração e alongamento, assim como a microdureza Vickers, microestrutura e padrão de fratura. A liga Ti-6Al-4V apresentou alto valores de resistência à tração, limite de proporcionalidade e microdureza Vickers, e baixo alongamento. A microdureza dos materiais foi alta nas proximidades da borda, mas a pureza do argônio não teve influência alguma. Conclusões: O argônio industrial pode ser utilizado para realizar as fundições do Ti CP e Ti-6Al-4V sem prejuízos nas suas propriedades. / Background: Although CP titanium and titanium alloys have been used for medical and dental applications, their high cost has not stimulated their current use. Objective: The purpose of this study was to evaluate the effect of argon purity on the mechanical properties, microstructure and fractography of CP Ti (Grade I) and Ti-6Al- 4V cast alloys. Material and Methods: The castings for each alloy were made in a centrifugal casting machine using either a high-purity (99.999%) and or an industrial argon gas (99.98%). The ultimate tensile strength (UTS), proportional limit (PL) and elongation (EL) were evaluated in a universal testing machine at a crosshead speed of 1 mm/min. The fractured specimens were embedded in phenolic resin and polished down for Vicker\'s microhardness (VHN) measurement (100g, 15s) from 25 ?m below the cast surface, then at 50?m, 100?m, 200?m and 500?m. The microstructures of the alloys were also revealed. Scanning electron microscopy fractography was undertaken for the fractured surfaces after tensile testing. The data from the mechanical tests and hardness were subjected to a two-way ANOVA and Tukey\'s test (? = 0.05). Results: The mean values of UTS, PL, EL and VHN were not affected by the argon gas purity. Higher UTS, PL and VHN and lower EL was observed for Ti-6Al-4V. The microhardness values of both alloys were higher at the surface layers and it was not influenced by the argon gas purity. Conclusions: It was concluded that the industrial argon gas can be safely used to cast CP Ti and Ti-6Al- 4V, since it does not alter the mechanical properties of the studied alloys.

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

Durante as últimas décadas, um dos desafios da indústria aeroespacial é em relação ao aumento da eficiência dos motores de turbinas a gás. A eficiência dos motores é limitada principalmente pela temperatura dos gases de combustão, que não pode ser aumentada devido às limitações intrínsecas relacionadas ao uso das superligas à base de Ni nas partes quentes da turbina, onde as temperaturas podem atingir valores acima de 1000 °C. Este trabalho visa caracterizar novos materiais do sistema Nb-Ti para aplicações aeronáuticas, materiais de baixa massa específica que podem substituir as superligas de Ni. As ligas foram produzidas através de fusão a arco, tratadas termicamente a 1200 °C durante 48 h e expostas a temperaturas semelhantes às encontradas na seção de baixa pressão de um turborreator. Os materiais foram caracterizados em termos de composição química, propriedades mecânicas e microestrutura. Foram utilizadas as seguintes técnicas: difração de raios; microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de raios X por energia dispersiva e Microscopia Eletrônica de Transmissão. A caracterização microestrutural revelou que as ligas expostas a 1000 °C durante 168 h apresentam uma microestrutura de duas fases composta principalmente de uma matriz ?0-BCC (Nb/Ti) com precipitados de uma segunda fase rica em titânio. Microestruturas de duas fases também foram observadas para as ligas expostas a 800 °C durante 168 h, na qual uma matriz ?0-BCC (Nb/Ti) com precipitados de uma segunda fase identificada como O2-Ti2NbAl foi observada. As ligas estudadas apresentaram massa específica inferior às superligas à base de Ni normalmente utilizadas na indústria aeronáutica. Em termos de propriedades mecânicas, as amostras expostas e testadas a 1000°C apresentaram valores baixos de resistência à compressão (100 MPa) quando comparado as amostras expostas e testadas a 800 °C (565 MPa). Pelos resultados de oxidação observou-se uma maior resistência a oxidação das ligas testadas a 800 °C, porém tanto a 1000 °C como a 800 °C não houve a formação de um filme protetor. / During the last decades, one of the challenges in the aerospace industry is with respect to increase the efficiency of gas turbine engines. The efficiency of the engines is a function of temperatures of the fluel gas, which cannot be increased because of intrinsic limitations related the use of Ni-based superalloys in the hot parts, where temperatures can reach values above 1000 °C. This work aims to investigate new materials in the Nb-Ti system, with low-density materials that may substitute Ni superalloys. The alloys were processed via arc melting, heat treated at 1200°C for 48h and exposed at temperatures similar to those encountered at the low-pressure section in a turbojet engine. The materials were characterized in terms of chemical composition, mechanical properties and microstructure. The following techniques have been used: X-ray diffraction; Scanning Electron Microscopy; Energy Dispersive X-ray Spectrometry and Transmission Electron Microscopy. The microstructural characterization have revealed that the alloys exposed at 1000 °C for 168 hours present a two-phase microstructure composed mainly of a ?0-BCC (Nb/Ti) matrix with precipitations of a second phase rich in titanium. Two-phase microstructures were also observed for the alloys exposed at 800 °C for 168 hours, where a ?0-BCC (Nb/Ti) matrix is observed with precipitates of a second phase identified as O2-Ti2NbAl. The studies alloys reported a lower density when comparing with the Ni based superalloys normally used in the aeronautical industry. In terms of mechanical properties, specimens exposed and tested at 1000 °C showed lower values of compressive strength (100 MPa) than those exposed and tested at 800 °C (565 MPa). The oxidation results allowed to observe a higher oxidation resistance of the alloys tested at 800 °C, however there was no protective film formation at 1000 °C as at 800 °C.