Submitted by maria carolina coutinho barrozo de freitas (maria.barrozo@cprm.gov.br) on 2014-07-28T18:57:44Z No. of bitstreams: 1 dissertação_raquel cprm FINAL.pdf: 2188538 bytes, checksum: fa1ab185ecdb4fdcb1e23fce9bb0698e (MD5) / Approved for entry into archive by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-07-28T18:58:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertação_raquel cprm FINAL.pdf: 2188538 bytes, checksum: fa1ab185ecdb4fdcb1e23fce9bb0698e (MD5) / Approved for entry into archive by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-07-28T18:59:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertação_raquel cprm FINAL.pdf: 2188538 bytes, checksum: fa1ab185ecdb4fdcb1e23fce9bb0698e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-28T18:59:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação_raquel cprm FINAL.pdf: 2188538 bytes, checksum: fa1ab185ecdb4fdcb1e23fce9bb0698e (MD5) Previous issue date: 2014 / O aumento da concentração de CO2 na atmosfera após a Revolução Industrial, devido principalmente à queima de combustíveis fósseis, é apontado como um possível responsável pela intensificação do efeito estufa e consequente aumento da temperatura da Terra. Diante disto, tem-se buscado alternativas para diminuir as emissões deste gás. A captura de CO2 é uma técnica satisfatória para alcançar esta diminuição e consiste em separar o CO2 do gás efluente e armazená-lo em local seguro. Uma forma econômica de separá-lo é através de ciclos de reações calcinação-carbonatação, porém com o passar dos ciclos o óxido de cálcio produzido torna-se menos reativo devido à sinterização. Desta forma, é interessante incluir uma etapa intermediária de hidratação do óxido a fim de evitar o fechamento dos poros e manter a capacidade de captura ao longo de um número maior de ciclos. Diante disso, este trabalho visou aproveitar um resíduo em pó rico em calcário, produzido no processamento da apatita da Vale Fertilizantes, para produção de cal e captura de CO2 ao longo de cinco ciclos de reações calcinação-hidratação-carbonatação. Inicialmente, caracterizou-se o resíduo determinando o diâmetro médio de Sauter, as fases cristalinas, a área superficial específica e a faixa de temperatura em que ocorre a decomposição. Posteriormente, elaborou-se um Planejamento Composto Central com as variáveis temperatura e tempo de calcinação e foram utilizadas a análise termogravimétrica para monitorar a capacidade de captura de CO2 e a Norma ASTM-C-110-76 para avaliar a reatividade da cal. Os resultados indicam que, para todos os ciclos, conforme o tempo e a temperatura aumentam, a reatividade também aumenta até atingir um valor máximo e então começa a diminuir, devido à sinterização. Observou-se ainda que para o primeiro ciclo de reações, os experimentos conduzidos a temperaturas mais altas de calcinação proporcionaram maior reatividade e capacidade de captura. Porém, ao longo dos ciclos a diferença entre os resultados alcançados pelas amostras submetidas a diferentes condições de calcinação se torna cada vez menor, e as reatividades e capacidades de captura das amostras tendem para um mesmo valor, independente da temperatura e do tempo de calcinação. Desta forma, a reatividade e a capacidade de captura apresentaram comportamento análogos, sendo fortemente influenciadas pela temperatura e tempo de residência da calcinação no primeiro ciclo e se tornando cada vez mais independentes dessas condições. Observa-se ainda que a máxima capacidade de captura de CO2 diminui com o passar dos ciclos, passando de cerca de 0,42 no primeiro ciclo para cerca de 0,23 no quinto, indicando que a sinterização se torna mais acentuada.

Submitted by Jéssica Gonçalves (jessica.goncalves@cprm.gov.br) on 2014-09-26T18:33:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Raquel_Barbosa.pdf: 2188493 bytes, checksum: 862afd2ec6130e684095fc9d65ea1d5b (MD5) / Approved for entry into archive by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-09-26T19:09:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Raquel_Barbosa.pdf: 2188493 bytes, checksum: 862afd2ec6130e684095fc9d65ea1d5b (MD5) / Approved for entry into archive by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-09-26T19:09:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Raquel_Barbosa.pdf: 2188493 bytes, checksum: 862afd2ec6130e684095fc9d65ea1d5b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-26T19:09:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Raquel_Barbosa.pdf: 2188493 bytes, checksum: 862afd2ec6130e684095fc9d65ea1d5b (MD5) Previous issue date: 2014 / O aumento da concentração de CO2 na atmosfera após a Revolução Industrial, devido principalmente à queima de combustíveis fósseis, é apontado como um possível responsável pela intensificação do efeito estufa e consequente aumento da temperatura da Terra. Diante disto, tem-se buscado alternativas para diminuir as emissões deste gás. A captura de CO2 é uma técnica satisfatória para alcançar esta diminuição e consiste em separar o CO2 do gás efluente e armazená-lo em local seguro. Uma forma econômica de separá-lo é através de ciclos de reações calcinação-carbonatação, porém com o passar dos ciclos o óxido de cálcio produzido torna-se menos reativo devido à sinterização. Desta forma, é interessante incluir uma etapa intermediária de hidratação do óxido a fim de evitar o fechamento dos poros e manter a capacidade de captura ao longo de um número maior de ciclos. Diante disso, este trabalho visou aproveitar um resíduo em pó rico em calcário, produzido no processamento da apatita da Vale Fertilizantes, para produção de cal e captura de CO2 ao longo de cinco ciclos de reações calcinação-hidratação-carbonatação. Inicialmente, caracterizou-se o resíduo determinando o diâmetro médio de Sauter, as fases cristalinas, a área superficial específica e a faixa de temperatura em que ocorre a decomposição. Posteriormente, elaborou-se um Planejamento Composto Central com as variáveis temperatura e tempo de calcinação e foram utilizadas a análise termogravimétrica para monitorar a capacidade de captura de CO2 e a Norma ASTM-C-110-76 para avaliar a reatividade da cal. Os resultados indicam que, para todos os ciclos, conforme o tempo e a temperatura aumentam, a reatividade também aumenta até atingir um valor máximo e então começa a diminuir, devido à sinterização. Observou-se ainda que para o primeiro ciclo de reações, os experimentos conduzidos a temperaturas mais altas de calcinação proporcionaram maior reatividade e capacidade de captura. Porém, ao longo dos ciclos a diferença entre os resultados alcançados pelas amostras submetidas a diferentes condições de calcinação se torna cada vez menor, e as reatividades e capacidades de captura das amostras tendem para um mesmo valor, independente da temperatura e do tempo de calcinação. Desta forma, a reatividade e a capacidade de captura apresentaram comportamento análogos, sendo fortemente influenciadas pela temperatura e tempo de residência da calcinação no primeiro ciclo e se tornando cada vez mais independentes dessas condições. Observa-se ainda que a máxima capacidade de captura de CO2 diminui com o passar dos ciclos, passando de cerca de 0,42 no primeiro ciclo para cerca de 0,23 no quinto, indicando que a sinterização se torna mais acentuada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:34:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 104710.pdf: 18473679 bytes, checksum: c421dda2f8bc205d717d50ff80df06a2 (MD5) Previous issue date: 1996 / Estudo da viabilidade técnica da fabricação por sinterização de contatos elétricos à base de prata com 30% de WC com baixa porosidade residual, ou seja, menor que 5%. Foi realizado comparações entre diferentes rotas de processamentos buscando-se aquela que propiciasse a maior cinética de sinterização. Da melhor rota de processamento, foi realizado um estudo mais detalhado sobre os parâmetros de sinterização: temperatura, tempo e estado inicial do pó de WC.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2016-01-08T23:27:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 108852.pdf: 4694934 bytes, checksum: 5c28882ee95e26bcc0ce7327555de4cb (MD5) Previous issue date: 1998 / Aços sinterizados tratados por plasma têm sido amplamente utilizados em aplicações que requerem resistência à fadiga e ao desgaste. Otimizando-se os parâmetros de tratamento por plasma, acredita-se ser possível, também, melhorar a resistência à corrosão desses materiais. Neste trabalho analisou-se o efeito dos parâmetros do processo de sinterização e dos parâmetros de tratamento por plasma, na resistência à corrosão. Outras variáveis de resposta como: espessura de camada, fases presentes na camada de compostos e densidade, também foram analisadas. O efeito das variáveis tempo e temperatura foi determinado para cada uma das atmosferas empregadas (75% N2 + 23,75% H2 + 1,25% CH4; 75% N2 + 25% H2; 25% N2 + 75% H2), utilizando-se experimentos fatoriais completos com ponto central. As superfícies de resposta para as variáveis dependentes como espessura da camada de compostos, profundidade de endurecimento e taxa de corrosão são mostradas no trabalho. Além disso, observou-se que a atmosfera com metano produz maiores profundidades de endurecimento, maiores espessuras de camada de compostos e menores taxas de corrosão. Em materiais mais densos (r=7,4 g/cm3) todas as condições de nitrocementação melhoram a resistência à corrosão, indicando que o controle da densidade e do tamanho dos poros são mais importantes do que o controle dos parâmetros de tratamento por plasma. Em materiais porosos (r=7,1 g/cm3), observou-se que a nitrocementação por plasma revestiu os poros superficiais e os poros ramificados em contato com a superfície , sendo este o motivo do aumento da resistência à corrosão.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-03-01T04:01:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337501.pdf: 44591069 bytes, checksum: c849c94f16bfeabf9f716ba42cf20165 (MD5) Previous issue date: 2015 / As células a combustível de óxido sólido (SOFC) são células para conversão de hidrogênio em energia elétrica, altamente eficientes e limpas, já que produzem eletricidade, calor, e unicamente agua como gás de exhaustão do processo eletroquímico. A célula eletrolítica de óxido sólido (SOEC) corresponde à operação inversa da SOFC. Células a combustível de óxido sólido reversíveis (RSOFC) são dispositivos para produzir energia e armazená-la empregando hidrogênio como portador da energia, atuando de forma reversível como células combustível ou eletrolisador. Um breve análise econômico mostra RSOFC como una alternativa viável para sistemas híbridos de energias renováveis. O estado-da-arte dos materiais dos componentes da célula foi analisado e discutido em detalhe, comparando pontos comuns desenvolvidos neste trabalho. Materiais como Perovskitas, fases Ruddlesden-Popper e Perovskitas Duplas mostram-se como potencialmente mais eficientes em comparação com o material mais utilizado para eletrodos de oxigênio, manganita de estrôncio lantânio (LSM). Uma microestrutura nanocristalina pode melhorar propriedades chave, por exemplo para o eletrólito mais utilizado, zircônia estabilizada com yttria (YSZ), pode-se obter um aumento do >95% em condutividade iônica comparando tamanhos de grão de 300 nm e 2.15 µm. Para atingir as estructuras nanocristalinas, devem-se usar pós com tamanhos de partícula pequenos e técnicas de sinterização que inibam o crescimento de grão. Fases Ruddlesden-Popper como as baseadas em La2NiO4+d, apresentam alta permeabilidade ao oxigênio, e condutividade iônica entre outras propriedades vantajosas para RSOFC. Neste trabalho é reportada a síntese e as propriedades de transporte de oxigênio para um material novo (La2-ySryNi1-xMoxO4+d, 0.0=y=0.4 e 0.0=x=0.1). A análise das fases revelou um limite de solubilidade baixo de Mo no sítio B da estrutura A2BO4+d. O material La1.8Sr0.2Ni0.95Mo0.05O4+d (LSMN) fase pura foi sintetizado com sucesso. Amostras de LSMN foram conformadas por compressão isostática e sinterizadas a 1500ºC durante 4 h. As densidades atingidas foram maiores do que 95% e o tamanho de grão foi de 14±8 µm. Um modelo simples de defeitos foi usado para explicar o comportamento da condutividade elétrica. O coeficiente de superfície (kchem) e os coeficientes de difusão (Dchem) em termos de temperatura e PO2 foram avaliados por relaxamento da condutividade elétrica (ECR) e comparados a materiais semelhantes, mostrando que dopagem no sitio B de La2NiO4+d com Mo, pode melhorar as propriedades de transporte de oxigênio. Para melhorar a condutividade iônica, e desejável manufaturar o eletrólito com pós de pequeno tamanho e planejar a sinterização com os perfis de tempo-temperatura, para obter microestruturas com tamanhos de grão menores. Há falta de modelos que possam prever as densidades atingidas durante sinterização. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo para predizer a densificação, como função da temperatura, tempo e tamanho de partícula. O modelo foi capaz de predizer densidades atingidas em diferentes condições de sinterização. A sinterização acarreta densificação e crescimento de tamanho de grão simultaneamente, particularmente para materiais nanocristalinos. Atualmente, métodos como spark plasma sintering (SPS), prensagem a quente (HP), sinterização em duas etapas (TSS) e queima rápida (FF) são empregados para inibir o crescimento de grão enquanto é mantida alta densificação. Neste trabalho, foi comparado experimentalmente FF e sinterização convencional (RH), em compactos de yttria estabilizada com zircônia (3YSZ e 8YSZ). Foram feitos experimentos em um forno tubular com taxas de aquecimento de ~500 °C/min (FF) e 10ºC/min (RH), analisando a mudança contínua da densidade dos compactos e a distribuição de tamanhos de grão da estrutura densa. As amostras sinterizadas pela rota convencional apresentam maior crescimento de grão por um fator de ~4 e ~2 respeito do tamanho dos pós. Por outro lado, as amostras sinterizadas pela rota de queima rápida suprimiram o crescimento com um fator de ~1 para os dois materiais. Esses resultados indicam que altas taxas de aquecimento minimizam o crescimento de tamanho de grão.<br> / Abstract : Solid oxide fuel cells (SOFC) are cells for conversion of hydrogen into electrical power, highly efficient and clean, since produces electricity, heat, and solely water as exhaust gas by electrochemical processes. Solid Oxide Electrolyser Cells (SOEC) correspond to the reverse operation of SOFC. Reversible solid oxide fuel cells (RSOFC) are devices to produce energy and store it employing hydrogen as energy carrier, acting reversibly as fuel or electrolyser cells. A brief financial review shows RSOFC as a viable alternative for hybrid renewal energy systems. Current state of electrolyte, hydrogen and oxygen electrodes materials has been reviewed and discussed in detail, comparing common points between SOFC and SOEC developed here. Perovskites, Ruddlesden-Popper series and Double Perovskites materials show to have lower resistance, therefore, potentially more efficiency than the state-of-art oxygen electrode, lanthanum strontium manganite (LSM). A fine-grained microstructure can enhance key properties, for instance the state-of-art electrolyte yttria stabilized zirconia (YSZ) increase >95% the ionic conductivity comparing grain sizes 300 nm and 2.15 µm. To achieve fine-grained structure, must be employed powders with small particle sizes and sintering techniques to hinder the grain growth. Ruddlesden-Popper series as La2NiO4+d-based materials exhibit high oxygen permeability, ionic conductivity among other properties advantageous for RSOFC. In this work, the synthesis and oxygen transport properties for a novel material (La2-ySryNi1-xMoxO4+d 0.0=y=0.4 and 0.0=x=0.1) are reported. The phase relations analysis disclose low Mo solubility limit on the B-site of the A2BO4+d structure. Single phase La1.8Sr0.2Ni0.95Mo0.05O4+d bar shape samples were cold-isostatically pressed and pressureless sintered at 1500ºC for 4 h. Sintered densities above 95% and grain size of 14.3±8 µm were obtained. A simple defect model was applied to explain electrical conductivity. Surface exchange coefficients (kchem) and bulk diffusion coefficients (Dchem) in terms of temperature and PO2 were assessed by electrical conductivity relaxation (ECR) and discussed comparing with similar compounds, showing that doping the B site of lanthanum nickelate with Mo can enhance the oxygen transport properties.To enhance the materials ionic conductivity, is desirable to manufacture the electrolyte using powders with small particle size and plan the sintering technique with the time-temperature profile to obtain fine-grained microstructures. There is a lack of accurate models to predict the compacts density during sintering. Here a densification model was developed to predict densification, as a function of temperature, time and particle size. The model was able to predicting the achieved density using different sintering conditions. Sintering of powders leads to simultaneous densification and grain growth, particularly for nanocrystalline materials. Currently, methods such as spark plasma sintering (SPS), hot pressing (HP), two-step sintering (TSS) and fast firing (FF) are employed to hinder grain growth while maintaining a high densification. In this work, FF consisting in thermal treatments with high heating rates (>500º/min) and conventional sintering (RH) approaches were experimentally compared for yttria-stabilized zirconia (3YSZ and 8YSZ) compacts. Experiments were carried out in a tube furnace with a heating rate of ~500 °C/min (FF) and 10 °C/min (RH), analyzing the continuous density change and the grain size distribution of the dense structure. RH-samples present grain size bigger by a factor of ~4 and ~2 in comparison to raw powder for 8YSZ and 3YSZ respectively. Conversely, FF method completely suppresses grain growth at the experimental conditions with a growth factor of ~1 for both materials. Those results indicate that high heat inputs minimize grain growth.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:16:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 315062.pdf: 5418272 bytes, checksum: 67d04c04fd7c5e1c0527c7e5d6d63f74 (MD5) / A presente dissertação descreve uma análise metodológica de um equipamento de manufatura aditiva, visando a redução da variabilidade do seu processo de fabricação. O equipamento, que tem sido utilizado para a geração de conhecimento de novos materiais e técnicas de fabricação, corresponde a um protótipo funcional desenvolvido para auxiliar na fabricação de corpos de prova poliméricos com variação espacial na sua composição material e estrutural por meio da técnica de sinterização seletiva a Laser. A metodologia utilizada, adaptada dos modelos de referência: ciclo PDCA para melhoria da qualidade e metodologia de análise e melhoria de processos, é apresentada em 3 etapas visando: 1) conhecer o processo de fabricação do equipamento; 2) identificar as causas dos problemas nele apresentados, procurando sua redução ou eliminação; e 3) procurar as causas da variabilidade do processo de fabricação e de seus parâmetros, apresentando propostas para sua redução ou eliminação. O resultado da aplicação da metodologia apresentou evidências de que as causas da variabilidade originam-se na concepção escolhida para o desenvolvimento do equipamento, na sua implementação e nas posteriores modificações realizadas para preencher novos requisitos. As soluções advindas da aplicação da metodologia permitirão definir ações para reduzir a variabilidade no processo de fabricação.<br> / Abstract : This research described the methodological analysis of an additive manufacture equipment aiming to reducing the variability in its manufacture processes. The equipment, which has been used to generate knowledge of new materials and fabrication techniques, is a functional prototype developed to help in the manufacture of polymeric test specimens with spatial variation in its material and structural composition through the Selective Laser Sintering. The methodology applied, adapted of reference models: PDCA cycle for improvement of the quality and the methodology of analysis and improvement of processes, is presented in three stages aiming: 1) know the equipment#s fabrication process; 2) identifity the causes of the problems seeking to reduce and eliminate them; and 3) search causes of the process variability in the manufacturing processes and its parameter, presenting proposals for its reduction. The results of applying the methodology presented evidences that the causes regarding lack of variability originate in the conception chosen to develop the equipment, in its implementation and in its subsequent modifications performed to meet new requirements. The solutions the methodology application will allow to define actions that decrease the variability in the manufacture processes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Florianópolis, 1991 / Made available in DSpace on 2013-07-15T21:03:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 109363.pdf: 1282076 bytes, checksum: af59158404e7b8aee52737f8378df931 (MD5) / Este trabalho tem por objetivo qualificar a resistência ao desgaste abrasivo de metais duros, compostos por carboneto de tungstênio e ligantes à base de níquel, endurecidos por elementos em solução sólida dissolvidos "in situ"(durante a sinterização). Esses ligantes foram desenvolvidos em trabalhos anteriores no LABMAT (Laboratório de Materiais - Eng Mecanica da UFSC). Devido aos empirismos das técnicas de medição de desgaste, as comparações dos resultados do novo metal duro foram feitas com o convencional (WC-Co) submetido ao mesmo ensaio. Com os resultados obtidos, vários gráficos foram traçados mostrando interessantes relações entre a propriedade da resistência ao desgaste abrasivo e outras propriedades e características.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:49:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319086.pdf: 11709961 bytes, checksum: 8d5ddd2dfb54053b75a3cea1b8486e92 (MD5) Previous issue date: 2013 / Uma nova técnica para sinterizar materiais a partir do pó foi desenvolvida pelo LabMat-UFSC. Essa técnica baseia-se na tecnologia de plasma DC utilizando descarga luminescente anormal para a sinterização de compactados obtidos via MP (Metalurgia do Pó). Na sinterização a plasma, com o posicionamento das amostras no ânodo (configuração ânodo- cátodo confinado), é possível enriquecer a superfície das mesmas com elementos de liga metálicos, provenientes da composição do cátodo. Esta possibilidade de modificar as características superficiais dos componentes obtidos por MP é fundamental para várias aplicações e desempenho desses componentes. Por exemplo, aumentar a resistência ao desgaste. Neste trabalho, amostras de ferro puro, sinterizadas e enriquecidas superficialmente com molibdênio via plasma DC, foram submetidas ao tratamento termoquímico de nitretação por plasma, modificando as propriedades mecânicas na região superficial das amostras resultando em uma região superficial mais endurecida. A presença de Mo na superfície da amostra leva a formação de microestruturas com diferentes morfologias dependentes da temperatura e do teor de nitrogênio no processo de nitretação. A análise microestrutural detalhada das camadas formadas foi realizada através de MO (Microscopia Ótica), MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura), DRX (Difratometria de Raios-X). As distintas características morfológicas e composição das camadas desenvolvidas nas amostras enriquecidas e nitretadas foi especialmente analisada e discutida com base em resultados obtidos via MET (Microscopia Eletrônica de Transmissão). A formação de nitretos mistos ??-(Fe,Mo)4N e e-(Fe,Mo)2-3N, na camada composta das amostras enriquecidas e nitretadas em alto potencial de nitrogênio foi discutido, levando a proposição de um modelo para seu desenvolvimento. Camadas superficiais obtidas após a nitretação sem precipitados visíveis por MO e MEV, mas com elevados valores de dureza, foram analisadas com base na teoria de nucleação e precipitação. Os perfis de microdureza obtidos confirmaram as alterações nas propriedades mecânicas. Este trabalho mostrou que a nitretação de compactados ferrosos enriquecidos superficialmente com Mo, melhora a dureza da camada nitretada, mesmo quando não ocorre a precipitação da camada composta. Valores de microdureza mais elevados foram obtidos nas amostras enriquecidas e nitretadas quando comparado as amostras de Fe puro nitretadas. <br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T05:04:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340635.pdf: 3912420 bytes, checksum: 3da6e9bc99fb124fe20226106ae4105b (MD5) Previous issue date: 2016 / A pesquisa e desenvolvimento de materiais autolubrificantes estão diretamente associados com o desejo de diminuir o consumo de energia em aplicações onde lubrificantes fluidos são indesejados. Pesquisar e caracterizar as suas propriedades se torna crítico quando as aplicações requerem uma resistência mecânica maior da que os materiais atualmente disponíveis. O escopo do presente trabalho é caracterizar as propriedades mecânicas e o comportamento da microestrutura de aços sinterizados autolubrificantes com adições de SiC o que atua como precursor na formação de nódulos de grafita dentro do material. Este processo foi previamente desenvolvido pelo equipe de pesquisa do LabMat/UFSC.A liga utilizada como matriz foi Fe + 0.45C + 4Ni + 1Mo % em massa com adições de 2 e 3% de SiC. A rota de processamento foi: Moldagem de Pós por Injeção, seguido de remoção química de ligantes e remoção de ligantes e sinterização assistida por plasma (PADS pelas suas siglas em inglês) seguido de martempera a 180 °C, duas condições de revenido (530 e 300 °C) e austempera a 300 °C para gerar 4 condições para cada liga estudada.A temperabilidade e os parâmetros para os tratamentos térmicos foram determinados utilizando dilatometria diferencial e simulações por software. A dureza, as tensões de escoamento e máxima assim como a capacidade de endurecimento por deformação foram estudadas utilizando medições de dureza e ensaios de tensão uniaxial. A microestrutura foi analisada por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva e medições de micro dureza. Os resultados do presente trabalho mostram que a dissolução parcial do Ni na liga matriz afeta a microestrutura e o comportamento ao longo do tratamento térmico junto com o Mo, por outra parte o Si dissolvido na matriz produto da dissociação do SiC afeta notoriamente a morfologia da microestrutura e o comportamento dilatométrico do material sob condições de aquecimento e resfriamento.<br> / Abstract: Self-lubricating materials research and development are directly linked with the pursuing of energy savings in applications were fluid lubricants are undesired. Researching and characterizing its properties becomes critical when the applications require higher mechanical resistance than of the materials currently available. The scope of this work is to characterize the mechanical and microstructural behavior of sintered self-lubricating steels with SiC additions acting as a precursor phase for graphite nodules, this process route was previously developed by the research team of LabMat/UFSC.The alloy used as matrix was Fe + 0.45C + 4Ni + 1Mo wt% with additions of 2 and 3 wt% SiC. The process route was: Metal Injection Molding, then chemical debinding and Plasma Assisted Debinding and Sintering (PADS) followed by 3 different heat treatments: martempering at 180 °C and tempering at 530 °C and 300 °C respectively and austempering at 300 °C to generate 4 different conditions for each studied alloyHardenability and heat treatments parameters were determined using dilatometric tests and software simulations. Hardness, yield and tensile strength and strain hardening behavior were studied using hardness measures and uniaxial mechanical testing. The microstructure was analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and microhardness indentations. The findings of this work shows that partial dissolution of Ni in the matrix affects both microstructure and behavior during heat treatments as well as Mo, on the other hand dissolved Si in the matrix due SiC dissolution notably affects the morphology of the microstructure and the material dilatometric behavior under heating and cooling conditions

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-10-11T04:03:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342186.pdf: 10392257 bytes, checksum: 8c1c5b44f4e3bee87886782ff84656eb (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta tese visou o desenvolvimento de um material autolubrificante volumétrico de matriz ferrosa contendo MoS2 como elemento lubrificante majoritário. Estudos demonstram a dificuldade em se produzir este tipo de compósito, devido a reação do MoS2 com a matriz ferrosa durante a sinterização. Desta forma, a pesquisa desenvolvida nesta tese buscou soluções para evitar ou reduzir esta reação, avaliando a influência de parâmetros da matéria-prima da matriz e da fase lubrificante (tamanho de partícula, adição de outros elementos e teor de lubrificantes), bem como parâmetros de processamento (taxa de aquecimento, temperatura, formação de fase líquida, tempo de patamar e atmosfera de sinterização). Os resultados mostraram que a temperatura influiu de forma preponderante na reação, mas não a taxa de aquecimento e que o uso de um pó de Fe de menor tamanho de partícula acelera-a; o melhor desempenho está associado ao MoS2 de maior tamanho de partícula (d50=32µm) e 9% em volume é o teor limite; a adição de grafite ou h-BN retarda a reação, porém apenas compósitos com MoS2+grafite apresentaram coeficiente de atrito abaixo de 0,2 associado a um baixo desgaste. A adição de elementos de liga modificou a forma como o MoS2 reagiu com a matriz ferrosa e o desempenho tribológico do compósito, sendo que alguns apresentaram resultados similares ao Fe puro (Ni misturado e P pré-misturado), outros possuem caráter deletério (Cr e Mo misturados e Mo pré-ligado) e alguns apresentaram caráter benéfico (C e P misturados e Cr pré-ligado). É viável sinterização de amostras em temperaturas entre 800 e 850 °C, porém as abordagens visando a intensificação da densificação e propriedades mecânicas não foram bem sucedidas. Através da definição e controle da matéria prima inicial (nomeadamente tamanho de partícula da matriz e do MoS2), composição do compósito e parâmetros de processamento (temperatura, tempo e atmosfera de sinterização) foi possível a produção de materiais autolubrificantes de matriz ferrosa contendo MoS2 como elemento lubrificante majoritário que apresentam baixo coeficiente de atrito a seco (0,06-0,08) associado a uma baixa taxa de desgaste (2,0-3,5 x 10-6 mm³.N-1.m-1).<br> / Abstract : This thesis aimed the development of a self-lubricating composite containing MoS2 dispersed in an iron matrix produced by powder metallurgy. Previous studies demonstrate that MoS2 reacts with iron matrices during sintering, making the production of Fe-MoS2 composites rather difficult. Therefore the research developed within this thesis focused on the possible solutions to avoid or reduce this reaction, evaluating the influence of raw material (particle size, amount and type of lubricants) and processing (heating rate, temperature, dwell time, liquid phase formation and atmosphere) parameters. The results have shown that temperature has a major influence on the reaction, but not the heating rate; the use of a small Fe particle size accelerates the reaction; better performance was achieved by using the d50=32µm MoS2 and 9% in volume is the limit amount; the addition of graphite or h-BN slows the reaction, but only MoS2+graphite composites presents friction coefficient below 0,2 associated with low wear rate. The addition of alloying elements modified how MoS2 interacts with the iron matrix and the composite friction coefficient, some of which had a beneficial effect (admixed C and P, and pre-alloyed Cr alloy), while others (admixed Cr and Mo, and pre-alloyed Mo alloy) are harmful. It is possible to produce iron samples by low temperature sintering (800-850 °C), however the approaches to improve densification and mechanical properties were not successful. By means of defining and adequate control of the raw material (namely particle size of matrix and lubricants), composition and processing parameters (sintering temperature, time and atmosphere) it was possible to produce self-lubricating iron based composites containing MoS2, which presented low dry friction coefficient (0,06-0,08) and low wear rate (2,0-3,5 x 10-6 mm³.N-1.m-1).