Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 introducao 1.pdf: 60637 bytes, checksum: 290595bc9c94456b344557782acd7d97 (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The properties of aluminum-silicon alloys are strongly dependent on the casting process used, the chemical additions made to control eutectic structure, primary silicon and grain structure, and molten metal treatment to reduce hydrogen gas content and to remove inclusions. Modification treatments transform the flake eutectic silicon into a fibrous form producing a structure with increased ultimate tensile strength, ductility, hardness, and machinability. Elements in groups I and II and the rare earths europium, lanthanum, cerium, praseodymium, and neodymium modify, but only sodium and strontium produce a strong modifying action at the low concentration required for commercial application. In this investigation, the effect of strontium concentration on the modification of the eutectic silicon in the 356 alloy was studied. For this porpoise the 356 alloy in as-cast and modified conditions using different Sr concentrations were examined. The results were accessed by tensile tests and metallographic examinations. As evaluated the effect of strontium in the formation temperature and the supercoiling of eutectic Al-Si through DTA. The results indicate that the Sr content of from 0 012% by weight resulted in total of Si modification with substantial increases in the toughness of the alloy 356, and supercoiling of 7.1 ° C temperature of the eutectic Al-Si. The indication of from 0.031% by weight mechanical properties, and temperature of the eutectic microstructure way similar to the alloys of the semi - modified but still higher than the same properties of the alloy without modification. / A resistência mecânica e a qualidade de ligas fundidas alumínio-silício são determinadas pela microestrutura e pela sanidade interna das peças fundidas. Tratamentos de refino de grão e de modificação do silício causam alterações microestruturais que resultam em melhorias nas propriedades mecânicas das ligas Al-Si de fundição. O tratamento de modificação altera a forma do silício do eutético da forma acicular para forma fibrosa interferindo sobre o comportamento mecânico da liga. Diversos tipos de modificadores são descritos na literatura, os mais utilizados são estrôncio e o sódio, pois apresentam efeitos de modificação adequados para as baixas concentrações requeridas. O estrôncio é o mais empregado em fundições, em função da maior facilidade no manuseio e uma maior resistência ao desvanecimento. Entretanto, adições de Sr estão associadas com a formação da porosidade em ligas modificadas. O principal objetivo deste estudo é avaliar a influência de diferentes percentuais de estrôncio sobre a morfologia e a distribuição das partículas de Si na matriz e os efeitos destas alterações sobre as propriedades mecânicas. Também foi avaliado o efeito do estrôncio na temperatura de formação e no superesfriamento do eutético Al-Si através de DTA. Os resultados obtidos indicam que teores de Sr a partir de 0, 012% em peso resultaram na modificação total do Si, com incrementos consideráveis na ductilidade da liga 356 e superesfriamento de 7,1 °C na temperatura do eutético Al-Si. Com valores a partir de 0,031% em peso as propriedades mecânicas, microestrutura e temperatura do eutético apresentavam semelhança com as das ligas semi-modificadas, porém superiores à condição sem modificação.

Neste trabalho foram produzidas molas cerâmicas através do processo de moldagem por injeção em baixa pressão, utilizando-se como matéria-prima alumina submicrométrica, aditivada com ligantes a base de ceras. Dentro do tanque de uma injetora Pelstman, estes materiais foram homogeneizados e resultaram em uma suspensão de baixa viscosidade. Entre os objetivos deste trabalho estão a produção de molas cerâmicas helicoidais com perfil circular, a extração dos ligantes orgânicos utilizados durante a moldagem, a pré-sinterização das molas a 1000°C, o acabamento e a sinterização das molas em diferentes temperaturas e a medida de algumas de suas propriedades. A mudança na temperatura de sinterização é uma maneira simples de alterar as propriedades das molas cerâmicas, sem alterar sua composição ou suas dimensões. Foram produzidos três lotes de molas de alumina, que foram sinterizadas a 1550°C, 1600°C e 1650°C, com o objetivo de verificar os efeitos da temperatura sobre a constante de mola e a tensão de fratura. As molas de alumina sinterizada foram obtidas com densidades variando de 94,0% para 97,5% do limite teórico. As constantes de mola foram medidas desde a temperatura ambiente até 1100°C. Os dados obtidos nos ensaios de fratura sob compressão foram analisados de acordo com a estatística deWeibull e o método da máxima verossimilhança. Com o aumento da temperatura de sinterização, de 1550°C até 1650°C, foi observado que a constante de mola e a resistência característica de Weibull das molas de alumina aumentaram em 15% e 32%, respectivamente. Por outro lado, a temperatura de sinterização não teve muita influência sobre o módulo de Weibull. Isso acontece porque as bolhas internas e os defeitos superficiais introduzidos na fase de conformação das molas cerâmicas, possuem um efeito pronunciado na fratura das molas, mais importante do que a redução da porosidade com o aumento da temperatura de sinterização, e são fundamentais para determinar a resistência à compressão das molas cerâmicas. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-05T16:49:28Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Rodrigo Antonio Barbieri.pdf: 4044147 bytes, checksum: 645abe8dc3f878007d2ac1715ded418e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-05T16:49:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Rodrigo Antonio Barbieri.pdf: 4044147 bytes, checksum: 645abe8dc3f878007d2ac1715ded418e (MD5) / In this work, ceramic coil springs was prepared by low-pressure injection molding using alumina submicrometer-sized powder. The powder are mixed with organic binders in the Pelstman machine tank for several hours resulting in a mixture with low viscosity. This work include the production of helical ceramic springs, thermal debinding, sintering in different temperatures and measure some properties. Sintering temperature was shown to be a simple way to change the spring constant and resistence to compression of ceramics without having a significant impact in the spring´s physical dimensions. Three sets of springs were sintered at different temperatures, from 1550°C to 1650°C, in order to observe the effects on spring constant and fracture stress. Sintered alumina springs were obtained with densities ranging from 94.0% to 97.5% of the theoretical limit. Springs constants were measured from room temperature up to 1100°C. Fracture stress data was analyzed according to Weibull statistics and the maximum likelihood method. Upon increase of sintering temperature from 1550°C to 1650°C, the spring constant and the Weibull characteristic strength of the alumina springs increases by 15% and 32%, respectively. On the other hand, sintering temperature has a negligible influence on Weibull modulus. This is because internal bubbles and surface defects introduced in the production stage of the ceramic springs - more than the reduction in porosity with increasing sintering temperature - are critical in determining the compression resistance of the ceramic springs.

Compósitos de fibras naturais com matriz polimérica tem sido foco de estudos por possuírem boas propriedades mecânicas e baixo peso, o que permite sua utilização em diversos meios, incluindo ambientes hospitalares, salas de radioterapia e radiodiagnóstico. Sua grande dificuldade é a falta de afinidade dos materiais componentes, causando distanciamento da interface e baixa transferência de carga entre a matriz e o reforço. Uma alternativa podem ser os compósitos à base de fibras naturais e poliuretana derivada do óleo de mamona. A incidência de radiação pode levar à degradação do material polimérico e à alteração de suas propriedades mecânicas. O objetivo do presente trabalho foi a obtenção e caracterização de compósitos de fibras dispersas e tecido de sisal com matriz poliuretana a base de óleo de mamona, sem adição de agentes de compatibilização, que possam ser utilizados em ambientes que recebam radiação em alta intensidade. Os compósitos foram obtidos por prensagem a frio, irradiados com radiação gama, dose de 25 kGy, e avaliados antes e após irradiação através de ensaios térmicos, de infravermelho, de superfície e mecânicos. Foi observado que pode haver afinidade química entre o material de reforço e a matriz, sendo que não foi evidenciado distanciamento da interface fibra/polímero. Os materiais obtidos podem ser considerados hidrofílicos pela análise de ângulo de contato. Foram obtidos valores máximos de tensão de flexão de 80,33 MPa e módulo elástico em flexão de 4,40 GPa para o compósito de tecido de sisal / poliuretana sem irradiação e resistência ao impacto de 13,14 kJ/m2 para o compósito de fibras dispersas de sisal após irradiação. Pode-se concluir que os materiais são adequados para utilização em salas de radioterapia e radiodiagnóstico. / Natural fiber composites with polymeric matrix has been the focus of studies by having good mechanical properties and low weight, which allows its use in various environments, including hospital, radiotherapy and radiology rooms. Its major difficulty is the lack of affinity of the component materials, causing detachment of the interface and lower load transfer between matrix and reinforcement. An alternative may be composites based on natural fibers and polyurethane derived from castor oil. The incidence of radiation can lead to degradation of polymeric material and change its mechanical properties. The objective of this study was to obtain and characterize composites of dispersed sisal fibers and sisal fabric with polyurethane matrix based on castor oil without addition of compatibilizing agents, which may be used in environments that receive radiation at high intensity. The composites were obtained by cold pressing, irradiated with gamma radiation, dose of 25 kGy, and evaluated before and after irradiation with thermal, infrared, surface and mechanical testing. It was observed that there may be chemical affinity between the reinforcing material and the matrix, since was not observed detachment from the fiber / polymer interface. The materials can be considered hydrophilic by contact angle analysis. Maximum values of bending stress of 80.33 MPa and elastic modulus in bending of 4.40 GPa for the sisal fabric / polyurethane composite without irradiation were obtained, such as impact resistance of 13.14 kJ / m2 for the dispersed sisal fibers composite after irradiation. It can be concluded that the materials are suitable for use in radiotherapy and radiology rooms.

No presente trabalho, foram processados compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) com hidroxiapatita deficiente de cálcio (HA), com o objetivo de obter materiais com melhores propriedades mecânicas e bioatividade. A adição da HA deficiente de cálcio proporcionou um aumento no módulo de elasticidade (maior rigidez), menor resistência ao impacto e decréscimo do grau de cristalinidade do PEAD, proporcionando uma maior bioatividade ao material. A análise térmica exploratória (sistema não isotérmico) foi realizada por meio da técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e foram avaliados os teores de fosfato de cálcio e a velocidade de rotação da rosca no processamento dos materiais. No estudo da cristalização não-isotérmica observou-se uma diminuição da temperatura de cristalização com o aumento da taxa de resfriamento para todos os materiais sintetizados. A energia de ativação (Ea) da cristalização dos materiais foi avaliada por meio dos métodos Kissinger e Ozawa. A amostra com 5% de HA deficiente de cálcio e velocidade de processamento de 200 rpm foi a que apresentou menor valor de energia de ativação, 262 kJ/mol, menor desvio da linearidade e a que mais se assemelhou à matriz de PEAD sem HA. O teor de hidroxiapatita deficiente de cálcio não favorece o processo de cristalização devido à alta energia de ativação determinada pelos métodos descritos. Provavelmente, a velocidade de rotação, favorece a dispersão da carga na matriz de PEAD, dificultando o processo de cristalização. Na aplicação do método de Osawa-Avrami, os coeficientes de correlação indicaram perda na correlação linear. Estas perdas podem estar associadas a uma pequena percentagem de cristalização secundária e/ou à escolha das temperaturas utilizadas para determinar a velocidade de cristalização. Na determinação dos parâmetros pelo método de Mo, as menores percentagens de cristalização apresentaram um grande desvio da linearidade, com coeficiente de correlação bem menor que 1 e com o aumento da percentagem de cristalização, o desvio da linearidade diminui, ficando próximo de 1. Os resultados obtidos mostraram que o modelo de Mo e de Osawa-Avrami não foram capazes de definir o comportamento cinético dos materiais produzidos neste trabalho. / In this work, composites of high density polyethylene HDPE with calciumdeficient hydroxyapatite were synthesized in order to obtain materials with good mechanical properties and bioactivity. The addition of calcium-deficient hydroxyapatite resulted in an increase in elastic modulus (high rigidity), lower impact resistance and lower HDPE crystallinity degree, promoting, in these materials, a higher bioactivity. Scanning thermal analysis (non-isothermal system) was carried out by differential scanning calorimetry (DSC), and it was evaluated the calcium phosphate content added and the screw speed in the processing. In non-isothermal crystallization studies it was observed a decrease in crystallization temperature as the cooling rate was increased for all produced materials. The activation energy of crystallization was evaluated by Kissinger and Ozawa methods. The sample with 5 wt.% of calcium-deficient hydroxyapatite and processed at 200 rpm screw speed showed the lower value of activation energy (262 kJ/mol) and the lower deviation from linearity. Calcium-deficient hydroxyapatite does not promote the crystallization process due to the high activation energy determined by the described methods. Probably the screw speed promotes the dispersion of the filler in the HDPE matrix and hinders the crystallization process. Correlation coefficients in Osawa-Avrami method indicated loss in the linear correlation. These losses might be associated with a small percentage of secundary crystallization and/or the temperatures chosen to determine the crystallization rate. The parameters obteined from Mo method, the lower percentages of crystallization showed a great deviation from linearity, with correlation coefficient much smaller than 1, when increasing the percentage of crystallization, the deviation from linearity decreases, getting closer to 1.The results of Mo and Osawa-Avrami models were not able to set the kinetic behavior of the materials produced in this study.

No projeto desenvolvido, ligações cruzadas foram formadas no polietileno de alta densidade e alto peso molecular, grade HS5103, através dos processos reticulação por peróxidos e silanos, com o objetivo de se avaliar o efeito da introdução de ligações cruzadas nas propriedades térmicas e mecânicas deste PEAD. Misturas entre o HS5103 e os peróxidos orgânicos, 2,5-Dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano (DHBP) e peróxido de dicumila (DCP), foram produzidas e analisadas para a avaliação do efeito dos tipos de peróxido na reticulação e propriedades do PEAD e para determinação da concentração e do tipo de peróxido a ser utilizado como agente iniciador de reticulação por silano. Ensaios de índice de fluidez (MFI), reometria capilar, extração de polímero por xileno (teor de gel), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e tração foram realizados para caracterização das misturas com peróxidos. Os resultados indicaram aumento da viscosidade com o aumento da concentração de peróxido, sendo o DHBP o que apresentou maior índice de aumento; não houve mudanças relevantes nas propriedades mecânicas e, ocorreu aumento do grau de cristalinidade, sendo mais significativo nas amostras com DCP. Após avaliação dos resultados citados, para as amostras a serem reticuladas via silano, foi promovida a graftização de diferentes concentrações de viniltrimetóxisilano (VTMS) na presença de 0,01%p/p de DCP com a adição de 0,05%p/p de catalisador, posteriormente a reticulação foi promovida em água. As amostras produzidas foram caracterizadas por ensaios de teor de gel, análise dinâmico-mecânica (DMA), espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), TGA, ensaios de desgaste por deslizamento e tração. Nas amostras com silano a formação de ligações cruzadas foi gradativa, apresentando de 8% de gel para amostra com 0,5%p/p de VTMS a 57 % para amostra com1,5% p/p de silano, maior concentração utilizada. A análise dinâmico-mecânica (DMA) realizada evidenciou que houve um aumento densidade de ligações cruzadas e do módulo de armazenamento após temperatura de fusão com o teor de silano, concordando com os resultados de teor de gel. As análises de FTIR mostraram que houve a graftização e a formação de ligações cruzadas no PEAD HS5103. Não se observou um aumento significativo para o limite de resistência para o PEAD modificado. E os testes de desgaste por deslizamento indicaram um aumento da resistência ao desgaste das amostras reagidas com VTMS. / In the project carried out, crosslinks were formed in high density and high molecular weight polyethylene, grade HS5103, through peroxide and silane reticulation processes, aiming to evaluate the effects of the introduction of crosslinks in thermal and mechanical properties of this PEAD. Mixtures between HS103 and organic peroxides, 2,5-Bis(t-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane (DHBP) and dicumyl peroxide (DCP) have been produced and analyzed for the evaluation of the effect of types of peroxide in reticulation and PEAD properties and to determine both concentration and type of the peroxide to be used as silane reticulation initiation agent. Melt flow index (MFI), capillary rheometry, xylem polymer extraction (gel content), thermogravimetric analysis (TGA), differential canning calorimetry (DSC) and traction tests were carried out for peroxide mixtures characterization. The results indicated increase of viscosity with the increase of the concentration of peroxide, being DHBP the one with the highest increase level; there have been no relevant changes concerning mechanical properties and there has been an increase in the crystallinity levels, mostly in DCP samples. After the assessment of the former results, for the samples to be reticulated through silane, graphitization of different concentrations of Vinyltrimethoxysilane (VTMS) was carried out, together with 0.01%p/p of DCP, adding 0.05%p/p of a catalyst; later, reticulation was carried out in water. The samples produced were characterized by gel content tests, dynamic-mechanical analysis (DMA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), TGA, sliding and traction wear tests. In the silane samples, formation of crosslinks was gradual, showing 8% of gel to the sample with com 0.5%p/p of VTMS to 57 % to the sample with 1.5% p/p of silane, the highest concentration used. The dynamic-mechanical analysis (DMA) showed an increase of density in crosslinks and storing mode after fusion temperature with silane content, converging with gel content results. FTIR analysis showed there has been graphitization and crosslink formations in PEAD HS5103. A significant increase has not been observed concerning the limit of resistance for the modified PEAD. Besides, sliding wear tests indicated an increase of resistance to the wear of samples reacted to VTMS.

Objetivou-se nessa pesquisa comparar oito tipos de fios de NiTi superelásticos e termoativos, de seis empresas comerciais (GAC, TP, ORMCO, MASEL, MORELLI e UNITEK) àqueles com adição de cobre (CuNiTi 27 e 35OC, ORMCO), observando se as propriedades mecânicas dos dois últimos justificariam sua escolha clínica. Para tal foram realizados ensaios de tração e microscopia eletrônica de varredura. Os ensaios de tração foram realizados em máquina de ensaios mecânicos da marca EMIC, modelo DL10000, de 10 toneladas de capacidade, no Instituto Militar de Engenharia (IME). A composição química e a topografia superficial dos fios foram determinadas através da microscopia eletrônica de varredura em microscópio da marca JEOL, modelo JSM-5800 LV com sistema de microanálise EDS (energy dispersive spectroscopy). Os resultados mostraram que, de forma geral, os fios de NiTi termoativados apresentaram cargas mais suaves de desativação em relação aos superelásticos. Entre os fios que apresentaram as cargas biologicamente mais adequadas de desativação estão os termoativados da GAC e da UNITEK. Entre os fios de NiTi superelásticos, os de CuNiTi 27C da ORMCO foram os que apresentaram as cargas mais suaves de desativação, sendo semelhantes, estatisticamente (ANOVA), às apresentadas pelos fios de NiTi termoativados da UNITEK para a deformação de 4%. Quando comparados os fios de CuNiTi a 27 e a 35C, observou-se que os primeiros apresentaram forças de desativação de, aproximadamente, 1/3 das apresentadas pelos últimos, para a deformação de 4%. Quando analisada a microscopia eletrônica de varredura de superfície, os fios de NiTi superelásticos que apresentaram melhores acabamentos foram os da MASEL e MORELLI e os que apresentaram os piores acabamentos foram os de NiTi e CuNiTi 27C da ORMCO. Entre os termoativados, todos apresentaram marcas e ranhuras de trefilação bastante visíveis, com características inadequadas em termos de topografia de superfície, sendo que os de CuNiTi 35C da ORMCO e os da UNITEK apresentaram os piores acabamentos de superfície graças à presença de microcavidades formadas devido aos arrancamento de partículas, possivelmente de NiTi4. Quando analisada a morfologia da região de fratura observou-se a presença de deformação plástica, e de microcavidades, características de fratura do tipo dúctil com redução macroscópica do diâmetro, para todos os grupos de fios NiTi e CuNiTi ensaiados, sendo que os de CuNiTi 27 C e os termoativados da UNITEK apresentaram as menores microcavidades e os melhores acabamentos à fratura. Concluiu-se que os fios de CuNiTi 35C, além de terem apresentado as maiores cargas de desativação entre os fios de NiTi termoativados, apresentaram os piores acabamentos das superfícies, o que não justificaria sua escolha como os primeiros fios para utilização clínica. / Leveling and aligning orthodontic wires must be able to generate light and continuous forces. Thus need to have high springback and flexibility. For this purpose it was suggested a variety of supereslatic and termoactivated Nickel-Titanium (NiTi) wires that may offer a load-deformation curve, in a constant plataform. Copper NiTi wires are presented as exhibiting better thermoactivating properties for optimum-forces system with better dental movement control. The aim of this study was to compare 8 NiTi superelastic and thermoactivated wires of six different brands (GAC, TP, ORMCO, MASEL, MORELLI and UNITEK) to Copper addicted wires (CuNiTi 270C and 350C, ORMCO) to verify if the mechanical properties of Copper NiTi would support its clinical use. Stress-strain tests were done in Engeneering Military Institute (IME-Brazil), through test machine (EMIC- DL 10000 model). Scanning electronic microscope with energy dispersive spectroscopy (JOEL, JSM-5800 LV model) was used to determine chemical composition and superficial topography of the wires. Results showed that, in general, thermoactivated NiTi wires exhibited lower deactivation loads when compared to NiTi superelastics. Among the thermoactivated, the GAC and UNITEK ones are the lighter ones. Among the superelastics, the Copper NiTi 270C (ORMCO) were the lighter ones, statistically similar (ANOVA) to thermoactivated NiTi from UNITEK, for 4% strain. Once Copper NiTi 270C showed deactivated loads 62% lower than Copper NiTi 350C , under 4% strain. As regard to Scanning Electronic Microscopy results for superelastic NiTi wires, better superficial burnishing were found for MASEL and MORELLI ones. On the other hand, the worst were ORMCO Superelastic NiTi and CuNiTi 270C. The thermoactivated ones were superficially visibly marked with inadequate superficial topography. Copper NiTi 350 C and UNITEK showed the worst burnishing among the thermoactivated wires, linked to microtags. It was concluded that CuNiTi 350 C showed the greatest deactivation loads and not favorable superficial burning.

Com a Revolução Industrial e a adoção do modelo econômico urbano e industrial, baseado no consumo, ocorreu o aumento da geração de resíduos, frutos das diferentes atividades humanas. A galvanoplastia é um processo que embeleza e protege mecanicamente peças metálicas e está presente nas indústrias do setor metal-mecânico de Nova Friburgo. Neste processo, dois resíduos importantes são gerados: um oriundo do pré-tratamento das peças metálicas e outro das estações de tratamento de efluentes industriais. Neste trabalho, tais resíduos, denominados de (RGs), foram incorporados à borracha natural (NR) em substituição total ou parcial ao óxido de zinco (ZnO). O possível efeito ativador dos RGs sobre a vulcanização e as propriedades da borracha natural foi investigado. As misturas foram realizadas em um misturador de calandras, utilizando-se um sistema convencional (CV). A cinética de vulcanização foi estudada nas temperaturas de 150C, 160C e 170C, através de ensaios reométricos e a determinação de parâmetros tais como: tempo de pré-cura (ts1); tempo ótimo de vulcanização (t90); torques mínimo (Ml) e máximo (Mh); constantes de velocidade; e, energias de ativação. Com relação às propriedades mecânicas, a resistência à tração e a resistência ao rasgamento foram determinadas. As composições de NR contendo RGs apresentaram diminuição do tempo ts1, aumento das constantes de velocidade e diminuição das energias de ativação. No entanto, a resistência ao rasgamento foi mantida em um nível satisfatório apenas nas composições em que o ZnO foi substituído parcialmente em 25%. / With the Industrial Revolution and the adoption of urban and industrial economic model, based on consumption, there was an increased in the generation of wastes, as a result of different human activities. Electroplating is a process that embellishes and mechanically protects metallic parts and it is present in the industries of metalmechanical segment of Nova Friburgo. In this process, two important wastes are generated: one from pre-treatment of metal parts, other from industrial sewage station. In this investigation, these wastes, named RGs, were incorporated in the natural rubber (NR) in partial or total replacement to zinc oxide (ZnO). A possible activator effect of RGs upon vulcanization and properties of natural rubber was investigated. Mixes are prepared in a two-roll mixer using a conventional system (CV). Vulcanization kinetics was studied at 150, 160 and 170C through of rheometric tests and the determination of parameters such as: scorch time (ts1); optimum cure time (t90); minimum torque (Ml); maximum torque (Mh); constants rates (k); and, activation energies. In relation to mechanical properties, tensile and tear strength were determined. NR compositions with RGs presented a diminution in ts1 values, increase in the constants rates and diminution of activation energies. However, tear strength is maintained in a satisfactory level only in the compositions where ZnO was partially replaced in 25%.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O emprego de materiais compósitos de matriz polimérica como reparo e reforço em estruturas nas indústrias do petróleo tem se tornado uma prática industrial comum. O uso destes reforços compreende desde o recobrimento de superfícies com defeitos, passantes ou não, até o reforço estrutural. Na última década, muitos estudos foram feitos para o desenvolvimento de uma metodologia alternativa para reforço e reparo de dutos com materiais compósitos. Recentemente, em 2006, o sistema ISO de normas técnicas apresentou a primeira especificação técnica de "Reparo em Compósitos para dutos das indústrias de Petróleo, Petroquímica e de Gás Natural Qualificação, projeto, instalação, testes e inspeção" ISO/PDTS 24817. O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de reparo, utilizando materiais compósitos de matriz polimérica para o reparo e reforço estrutural de dutos e tubulações industriais, em conformidade com a Norma ISO 24817:2006. Foram desenvolvidos procedimentos para a confecção de corpos de prova destinados a ensaios mecânicos, e para aplicação do sistema de reparo. O sistema de reparo é destinado a defeitos tais como perda de espessura, amassamentos e danos transpassantes. Foi construída, em paralelo, toda a infraestrutura para a montagem de um laboratório destinado ao estudo de materiais compósitos, no Laboratório de Adesão e Aderência. São apresentados resultados de parte dos ensaios mecânicos necessários, comparação dos resultados obtidos com modelos teóricos e testes hidrostáticos. / The use of polymer matrix composites to repair and strengthen structures in the oil industry has become a common industry practice. The use of these reinforcements extends from covering surfaces with defects, through wall or not, to structural reinforcement. In the last decade, many studies have been done to develop an alternative approach to the strengthening and repairing of pipelines with composite materials. Recently, in 2006, the ISO system of technical standards presented the document technical support "Petroleum, petrochemical and natural gas industries Composite repairs for pipework Qualification, design, installation, testing and inspection" ISO/PDTS 24817. This study aims to develop a repair system using polymer matrix composite materials for repair and reinforcement of piping and pipelines in accordance with ISO 24817:2006. Procedures where developed for the confection of test specimens for mechanical testing, and application of the repair. The system is intended to repair defects such as thickness loss, gouges, and damage through wall or not. In parallel, an entire infrastructure was built for the conception of a laboratory for the study of composite materials at the Laboratory of Adhesion and Adherence. Here are presented the results of the required mechanical tests, the comparison results with theoretical models, and the hydrostatic testing.

Caracterizar propriedades de resistência à propagação de trinca em materiais dúcteis é um elemento central em métodos de avaliação de integridade estrutural de dutos destinados ao transporte de gás, petróleo e seus derivados que utilizam os aços ARBL. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi estudar as propriedades de fratura dúctil do aço API 5L X80, através da obtenção da curva de resistência à propagação estável de defeitos (curvas J-R) do material. O ensaio de tenacidade à fratura para obtenção da curva J-R foi conduzido utilizando a técnica do corpo-de-prova único (single specimen) empregando o método da flexibilidade no descarregamento (unloading compliance), segundo a norma de ensaios ASTM E1820-96. Os corpos-de-prova compactos C(T) apresentaram espessura B=15mm, largura W=2B e uma relação aproximada entre o tamanho de trinca (a) e a largura, a/W=0,6. O ensaio foi conduzido numa máquina universal de ensaios (MTS) servo-controlada e capacidade máxima de 250kN. Adicionalmente, foram conduzidos ensaios convencionais de tração (limite de escoamento – 550MPa, limite de resistência – 676MPa e alongamento total em 50mm – 27%), ensaios de impacto Charpy (energia absorvida de 220J à 0ºC – sentido longitudinal) e análises metalográficas (microestrutura refinada composta por ferrita, colônias de perlita e presença do constituinte MA). Tais caracterizações permitirão uma maior precisão na comparação da curva J-R do aço API 5L X80 em estudo com estudos futuros de tenacidade à fratura. / Assessments of crack growth resistance in ductile materials play a key role in structural integrity procedures for high strength, low alloy (HSLA) pipeline steels commonly employed in gas and petroleum trasmission systems. This work presents an investigation of the ductile tearing properties for an API 5L X80 pipeline steel using experimentally measured crack growth resistance curves (J-R curves) for the material. Testing of the X80 pipeline steel employed compact tension (C(T)) fracture specimens to determine the J-R curves based upon the unloading compliance method using a single specimen technique in accordance with the ASTM E1820 standard procedure. The C(T) specimens have thickness B=15mm, width W=2B and a ratio between crack size (a) and width, a/W=0,6. The experimental tests utilized a 250 kN MTS universal machine. Conventional tensile tests were also performed to determine the tensile properties for the tested material: yield strength of 550MPa, tensile strength of 676MPa and elongation of 27% (gage length of 50 mm). The Charpy V-notch impact tests also provided and absorbed energy of 220J at 0ºC. The metallographic analysis showed colonies of perlite and MA constituent islands in a ferrite matrix. This experimental characterization provides additional toughness and mechanical data against which the general behavior of X80 class pipeline steel can be compared.

The effect of individual additions of calcium oxide (CaO), Gd, Nd and Y was investigated on the microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of the as-cast ZK40 alloy. The microstructural features were analised using optical, scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction and Scanning Kelvin Atomic Probe Force Microscopy. The compressive and tensile behaviours of the as-cast alloys at room temperature were investigated. Electrochemical Impedance Spectroscopy, hydrogen evolution and weight loss under immersion in 0.5 wt.% NaCl solution were used to evaluate the corrosion behaviour. The results of the mechanical and corrosion tests were correlated with the microstructures. The 2 wt.% Gd addition enhanced the ductility, while the Nd addition resulted in deterioration in mechanical properties. The addition of 2 wt.% Gd and 1 wt.% Y resulted in the improvement of the ductility. The addition of CaO did not affect the mechanical properties while the 2 wt.% Nd deteriorate it. The 1 wt.% Y addition enhanced the ductility. The CaO addition did not caused enhancement in mechanical properties. The corrosion behaviour was enhanced with the addition of CaO and Gd. The modification of ZK40 with Gd opens up new perspectives in the development of Mg-Zn based alloys. / O efeito da adição individual de óxido de cálcio (CaO), Gd, Nd e Y foi investigado na microestrutura, propriedades mecânicas e resistência à corrosão de ligas ZK40 fundidas. As características microestruturais foram analisadas via microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração de Raios-X e \"Scanning Kelvin Atomic Probe Force Microscopy\". O comportamento à compressão e à tração das ligas à temperatura ambiente foi investigado. Espectroscopia eletroquímica de impedância, evolução de hidrogênio e ensaios de imersão em solução de 0.5% em peso de NaCl foram utilizados para avaliar a resistência à corrosão. Os resultados dos ensaios mecânicos e corrosão foram relacionados com a microestrutura. A adição de 2% em peso de Gd melhorou a ductilidade, ao passo que a adição de Nd resultou na piora das propriedades mecânicas. A adição de 2% em peso de Gd e 1% em peso de Y resultou na melhora da ductilidade. A adição de 1% em peso de Y causou uma melhora na ductilidade e a adição de CaO não teve impacto benéfico nas propriedades mecânicas. A resistência à corrosão foi melhorada com a adição de CaO e Gd. A modificação da liga ZK40 com a adição de Gd abre novas perspectivas no desenvolvimento de ligas Mg-Zn.