Processos térmicos de pasteurização e esterilização comercial são amplamente usados na industrialização de alimentos líquidos à base de frutas, como polpas e sucos. A exposição a altas temperaturas provoca a degradação de compostos relacionados à qualidade sensorial e nutricional. O aquecimento de alimentos líquidos por micro-ondas focalizadas é uma tecnologia emergente que traz como vantagem o rápido aquecimento; evita a degradação térmica; permite melhor manutenção dos atributos sensoriais e nutricionais; e evita a formação de incrustação. Além da presença de efeitos não térmicos sobre a inativação de enzimas, principais alvos dos processos térmicos destes produtos. Entretanto, a comprovação dos efeitos não térmicos ainda é tema controverso na literatura científica. Desta forma, o objetivo deste trabalho é investigar efeitos térmicos e não térmicos das micro-ondas na inativação das enzimas polifenoloxidase (PPO) e peroxidase (POD), que são relevantes para a industrialização de produtos à base se frutas. Para eliminar fontes de variabilidade, enzimas comerciais em solução tampão de fosfato de potássio foram submetidas aos tratamentos convencional (banho térmico de imersão) e por micro-ondas (mini reator de síntese química por micro-ondas focalizadas) com registro dos históricos de temperatura e atividade enzimática residual. Também, foi calculada a potência instantânea absorvida por cada amostra no aquecimento por micro-ondas. Realizou-se o ajuste dos parâmetros cinéticos pela minimização dos erros quadráticos em modelos cinéticos de primeira ordem (D-z) com uma e duas frações, por Arrhenius e pelo modelo de Weibull. Os resultados da PPO permitiram melhor ajuste pelo modelo de Weibull. Assim, a simulação do modelo ajustado em diferentes temperaturas permitiu comparar os métodos de aquecimento e permitiu a observação de efeitos não térmicos das micro-ondas em temperaturas acima de 70 ºC na inativação da PPO. Além disso, realizou-se a validação dos parâmetros do modelo de Weibull com 10 amostras de PPO com aquecimento mais lento, sendo as atividades enzimáticas residuais comparadas com as atividades previstas pelo modelo. Inesperadamente, os resultados da enzima POD não foram satisfatórios para determinar os modelos avaliados de sua inativação. A POD presentou algumas atividades enzimáticas residuais acima de 100% em ambos métodos de aquecimento, além de elevada resistência térmica. Sendo assim, não foi possível observar possíveis efeitos não térmicos das micro-ondas para inativação da POD nesse estudo. / Thermal pasteurization processes and commercial sterilization are widely used for the processing of fruit-based liquid foods, such as pulp and juice. The exposure to high temperatures causes degradation of compounds related to sensory and nutritional quality. The heating of liquid foods by focused microwaves is an emerging technology that has the advantage of rapid heating; prevents thermal degradation; allows better maintenance of sensory and nutritional attributes; and prevents incrustation. Besides, there is the presence of nonthermal effects on the enzymes inactivation, which are the main targets of thermal processes to such products. However, confirmation of non-thermal effects is still controversial in the scientific literature. Thus, the objective of this research is to investigate thermal and nonthermal effects of microwaves on the inactivation of enzymes polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD), which are relevant for the processing of fruit-based products. To eliminate sources of variability, commercial enzymes in potassium phosphate buffer solution were subjected to conventional (immersion bath) and microwave (mini-reactor for microwave chemical synthesis) treatments, with record of temperature history and residual enzyme activity. In addition, the instantaneous power absorbed in each sample under microwave heating was calculated. The kinetic parameters were adjusted by minimizing quadratic errors in first order kinetic models (D-z) with one and two fractions, by Arrhenius and Weibull model. The PPO results allowed for a better adjustment of the Weibull model. The simulation of the parameters at different temperatures allowed the comparison of the heating methods and it allowed the observation of non-thermal effects of microwaves at temperatures above 70 ºC for the inactivation of PPO. In addition, the parameters of the Weibull model in 10 samples were validated for PPO solution with slower heating; the residual enzymatic activities were compared with the activities predicted by the model. Unexpectedly, the results of the POD enzyme were not satisfactory to determine the evaluated models of its inactivation. The POD presented some residual enzymatic activities above 100% for both heating methods, and high thermal resistance. Thus, it was no possible to observe non-thermal effects of microwaves on POD inactivation in this study.

No presente trabalho foram sintetizadas amostras de hidroxiapatitas carbonatadas nanométricas (HAC) pelo método de precipitação em meio aquoso, com diferentes concentrações de carbonato, [Ca10-x(PO4)6-x(CO3)x(OH)2-x], na faixa 0 ≤ x ≤ 2. As amostras foram submetidas a tratamento térmico nas temperaturas de 500, 700 e 1000 ºC para estudo de possíveis transições de fase e comportamento térmico. Utilizou-se a Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho (FTIR), Espectroscopia Raman, Análises Térmicas (TG-DTA), Microscopia de Transmissão por Varredura (STEM), Microscopia de Força Atômica (AFM) e Análise Elementar (AE) para a caracterização das HACs. Foram realizados refinamentos dos difratogramas pelo método de Le Bail, para investigação da estrutura e microestrutura cristalinas. A quantidade de CO3²- presente nas amostras foi determinada indiretamente pelas técnicas de AE, IV e TG. Foi sugerido por DTA e AE, que para as amostras com X < 0.92 o carbonato encontra-se no sítio PO4³- e para as amostras com X ≥ 0.92 o carbonato foi encontrado tanto no sítio do PO43- quanto no sítio do OH-. Através das medidas de AFM foi visto que o tamanho de cristalito obtido é próximo ao tamanho de cristalito nas direções “ab”, obtidos pelo refinamento. Por AFM foi visto grande quantidade de material amorfo, corroborando com o fundo visto nos difratogramas. Foi verificado que a amostra HC0.00 sofreu transformação de fase total para α-TCP em 700 ºC e β-TCP em 1000 ºC. Todas as HACs transformaram-se parcialmente em α-TCP em 1000 ºC. Os resultados sugerem que este biomaterial pode melhorar os tempos de regeneração óssea, quando comparado a um material comercialmente disponível. / In this study samples were synthesized of nano carbonated hydroxyapatites (HAC) by the precipitation method in aqueous solutions with different concentrations of carbonate, [Ca10-x (PO4)6-x(CO3)x(OH)2-x], in the range 0 ≤ x ≤ 2. The samples were subjected to heat treatment at temperatures of 500, 700 and 1000 °C to study the possible phase transitions and thermal behavior. We used the X-ray diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy (FTIR), Raman Spectroscopy, thermal analysis (TG-DTA), Scanning Transmission Electronic Microscopy (STEM), Atomic Force Microscopy (AFM) and Elemental Analysis (EA) for the characterization of HACs. Refinements were made of diffraction patterns by the method of Le Bail for investigation of structure and crystalline microstructure. The amount of CO3²- present in the samples was determined indirectly by techniques EA, FTIR and TG. It was suggested by DTA and EA, for the samples with x < 0.92 carbonate is PO4³- and the site for the samples with x ≥ 0.92 carbonate was found either at the site of the OH- as PO4³- site. Through the AFM measures, it was seen that the crystallite size is obtained near the crystallite size in the directions "ab", obtained by refinement. By AFM was seen lots of amorphous material, corroborating the background seen in the diffraction patterns. It was found that the sample suffered HC0.00 total phase transformation to α-TCP at 700 °C and β-TCP at 1000° C. All HACs became partially α-TCP at 1000 °C. The results suggest that this biomaterial may improve bone regeneration times compared to a commercially available material. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Submitted by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-26T12:16:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Estudo das propriedades mecânicas e tribológicas do aço modificado ABNT M2 através da otimização de tratamentos térmicos e criogênicos.pdf: 121658018 bytes, checksum: bfd16276bda8accde8024249e4dd9ede (MD5) / Approved for entry into archive by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-26T12:16:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Estudo das propriedades mecânicas e tribológicas do aço modificado ABNT M2 através da otimização de tratamentos térmicos e criogênicos.pdf: 121658018 bytes, checksum: bfd16276bda8accde8024249e4dd9ede (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T12:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Estudo das propriedades mecânicas e tribológicas do aço modificado ABNT M2 através da otimização de tratamentos térmicos e criogênicos.pdf: 121658018 bytes, checksum: bfd16276bda8accde8024249e4dd9ede (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / O aço rápido ABNT M2 e usado frequentemente na confecção de ferramentas de usinagem. Esse aço, quando submetido a tratamentos térmicos de temperatura e revenido, tratamentos responsáveis por transformar uma microestrutura esferoidizada em uma microestrutura martensítica com grãos finos e reforçada por carbetos, se torna um material com alta dureza e com boa resistência ao desgaste, duas características importantes para ferramentas. Em busca de processos que produzam melhores propriedades, em 1930, pesquisadores introduziram nas rotas convencionais o tratamentos denominado de subzero (< 80º C), com o objetivo de alcançar a temperatura de transformação completa da austenita em martensita. Com o avanço das pesquisas, surgiu um novo tratamento térmico denominado de Tratamento Criogênico profundo, que consiste em resfriar a ferramenta em temperaturas próximas a do nitrogênio liquido (-196º C) e mantê-la nessa temperatura por um período de tempo, geralmente 24horas. Inúmeros resultados mostram que a introdução da criogenia nos ciclos de tratamento convencionais resulta em ganho de resistência ao desgaste, propriedade que e fundamental nas ferramentas. Atribui-se esse ganho a dois fenômenos: transformação completa da austenita em martensita e a precipitação de finos carbetos distribuídos homogeneamente na estrutura martensitica. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi analisar a influencia do Tratamento Criogênico em conjunto com os tratamentos de temperatura e revenido sobre propriedades mecânicas e tribológicas do aço rápido ABNT M2 modificado, variando-se a temperatura de austerização (1185º C, 1200º C e 1215º C), a temperatura de revenimento (520º C. 535º C e 550º C) e o tempo em temperatura criogênica (20 e 28 horas). A metodologia empregada consiste em um planejamento e otimização experimental, utilizando o método de Taguchi L9. As propriedades mecanicas das amostras foram analisadas em termos de microdureza Vickers, dureza Rockwell C, ensaio Charpy e ensaio de desgaste abrasivo. Os resultados encontrados nos ensaios mecânicos foram submetidos a analise estatística ANOVA. As microestruturas das amostras foram investigadas em termos de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X. Os resultados permitiram traçar superfícies de respostas, possibilitando a determinação dos parâmetros ótimos de tratamento. A melhor temperatura de Austerização e a de 1200º C, o Tratamento Criogênico melhorou todas as propriedades mecânicas, principalmente com tempos de 20 horas, e a Temperatura de Revenimento e fundamental sobre os resultados finais, sendo 550º C a temperatura que gerou os melhores resultados. / The speed steel ABNT M2 is often used in the manufacture of machining tools. This steel, when subjected to heat treatments of quenching and tempering, treatments responsible for transforming a spheroidized microstructure in a martensitic microstructure with fine grains and reinforced by carbides becomes a material with high hardness and good wear resistance, two important feature for tools. In search processes that produce the best properties in 1930, researchers introduced in conventional routes treatments called subzero (<80º C), in order to achieve complete transformation temperature of austenite into martensite. With the advancement of research, a new heat treatment called Deep Cryogenic Treatment, consisting in cooling the tool at temperatures near the liquid nitrogen (-196 ° C) and keep it at this temperature for a period of time, usually 24 hours. Numerous results show that the introduction of cryogenics treatment in conventional cycles results in wear resistance gain property that is essentials in tools. It attributed this gain to two phenomena: complete transformation of austenite into martensite and the precipitation of fine carbides distributed homogeneously in the martensitic structure. In this context, the aim of this study was to analyze the influence of Treatment Cryogenic together with the quenching treatment and tempering on the mechanical and tribological properties of high speed steel ABNT M2 modified, varying the austenitization temperature (1185º C, 1200º C and 1215º C) tempering temperature (520 ° C 535 ° C and 550 ° C) and the time at cryogenic temperature (20 and 28 hours). The methodology consists of a planning and experimental optimization, using the method Taguchi L9. The mechanical properties of the samples were analyzed in terms of Vickers hardness, Rockwell hardness C, Charpy test and wear resistance test. The results in mechanical tests were subjected to statistical analysis ANOVA. The microstructures of the samples were investigated in terms of optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction. The results trace responses surfaces, enabling the determination of the optimal treatment parameters. The best austenitizing temperature is 1200 º C, the Treatment Cryogenic improved all the mechanical properties, especially with times of 20 hours, and the tempering temperature is critical for the final results, with 550º C temperature led to the best results.

Os biomateriais devem apresentar requisitos essenciais, tais como biocompatibilidade, biofuncionalidade, bioadesão, propriedades mecânicas compatíveis àquelas do osso, processabilidade, resistência à corrosão e capacidade para interagir com o osso e com outros tecidos. As ligas de titânio têm se destacado para a produção de implantes, devido ao seu baixo módulo elástico, à sua superior biocompatibilidade e resistência à corrosão quando comparadas com outros materiais metálicos convencionais. Dentre as ligas de titânio a Ti-6Al-4V (a+b) é a mais utilizada, no entanto novas composições estão em desenvolvimento, com destaque para as ligas do tipo b por apresentarem baixo módulo elástico. O presente trabalho descreve os comportamentos mecânico e microestrutural de duas ligas de Ti do tipo b, Ti-8Nb-13Zr e Ti-18Nb-13Zr, sob diferentes condições de tratamentos térmicos. As ligas foram obtidas por um processo de fusão em forno a arco com eletrodo não consumível em atmosfera de argônio. As ligas foram submetidas a um tratamento térmico de solubilização a 1000C/1h e resfriadas em água, para posterior forjamento rotativo a frio até o diâmetro final de 6,0 mm (redução em área de 89% ). As barras obtidas sofreram tratamento de recozimento a 900C/30min seguido de duas diferentes condições de resfriamento, em água e ao ar. Após tratamento de recozimento seguido de resfriamento em água, as ligas foram submetidas a tratamentos térmicos de envelhecimento. A caracterização microestrutural foi feita empregando-se microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-X. Ambas as ligas na condição recozida a 900C/30min seguida de resfriamento em água apresentaram microestruturas martensíticas a. Enquanto que para a condição de recozimento seguida de resfriamento ao ar as ligas apresentaram microestrutura constituídas das fase a e b. A caracterização mecânica das ligas nas condições forjada, recozida e envelhecida consistiu em ensaios de tração uniaxial a temperatura ambiente e microdureza. Para a liga Ti-8Nb-13Zr os valores obtidos de limite de resistência, módulo de elasticidade e de alongamento encontram-se entre 742 a 875 MPa, 82 a 92 GPa e 8 a 17%, respectivamente. Para a liga Ti-18Nb-13Zr os valores obtidos dessas propriedades estão entre 714 a 860 MPa, 70 a 86 GPa e 7 a 35%. As ligas apresentaram comportamento não linear na região elástica e as curvas tensão versus deformação foram modeladas segundo a equação modificada de Ramberg-Osgood. As superfícies de fratura, para ambas as ligas em todas as condições estudadas, apresentaram características de fraturas dúcteis, caracterizadas pela presença de dimples.

O presente estudo foi desenvolvido com tratamentos térmicos de um aço de Alta Resistência e Baixa Liga - ARBL, contendo 0,11%C e outros elementos como Mn, Si, somando-se a adição de Nb como microligante. Os tratamentos térmicos contemplaram diversos roteiros de aquecimento e resfriamento, com austenitização plena e intercrítica. Os corpos-de-prova foram submetidos a ensaios de tração, dureza, fadiga e metalografia com microscopia óptica. Dessa forma puderam ser associadas propriedades mecânicas e textura do material, correlacionando-as com os tratamentos térmicos. O trabalho divide-se em duas etapas denominadas exploratória e direcionada. A etapa exploratória destinou-se a ampla avaliação da gama de propriedades que o aço poderia oferecer, e servir de base para uma etapa complementar denominada direcionada. A etapa direcionada utilizou-se como referência dos roteiros de tratamentos térmicos da etapa exploratória que resultaram em propriedades mecânicas de maior significância, reproduzindo tais tratamentos em parte, porém com alterações que apontavam no sentido de incrementar a resistência mecânica do aço. Todos os tratamentos térmicos envolveram têmpera do aço, porém devido ao baixo teor de carbono, fases como ferrita e carbetos compartilharam estruturas polifásicas com a martensita. A ocorrência de ferrita, perlita, bainita e martensita em diversos roteiros, caracterizam a microestrutura como multifásica. Apesar da ocorrência de martensita em ilhas, é na condição de martensita dispersa que foram obtidos os mais elevados valores de resistência mecânica, majorando-se em até cerca de 90% o limite de resistência médio previsto pelo fabricante, na condição de fornecimento.

Neste trabalho partículas nanométricas de niobato de bismuto e zinco (Bi1,5ZnNb1,5O7) com estrutura pirocloro cúbica foram sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos (PP). Para que a resina de BZN mantenha-se estável, é necessário o controle do pH para valores entre 7-8, evitando assim a formação de precipitados. Para o controle do pH foram testados dois reagentes: etilenodiamina e uréia. Para efeito de comparação as amostras foram sintetizadas por diferentes métodos: (i) por método químico, utilizando uréia em substituição à etilenodiamina e (ii) pelo método convencional por mistura de óxidos via reação no estado sólido. A adição de uréia torna o pH da resina estável, induz a eliminação de material orgânico em baixas temperaturas e torna o pó cerâmico macio e poroso. Para investigar as melhores condições de tratamento térmico os compactos obtidos foram sinterizados em diferentes temperaturas utilizando forno convencional e forno microondas. Os compactos obtidos a partir da amostra contendo uréia apresentaram densidade aparente de 97%, sinterizados a 900C por 15 min em forno microondas. A temperatura de sinterização da amostra obtida por método químico com adição de uréia torna o -BZN compatível com a confecção de capacitores multicamadas, empregando a prata como eletrodo interno.

A imposição de uma série de condições operacionais na fundição e seus processos geram, como consequência direta, uma diversidade de estruturas de solidificação. Sabe-se que as propriedades mecânicas dependem dessas estruturas. A literatura apresenta relações entre o limite de escoamento de materiais e tamanho de grão (equação de Hall-Petch), ou limite de resistência à tração e espaçamentos dendríticos. Neste trabalho, a liga Al-6,0Zn (%p) e a liga Al-3,0Cu-1,0Li (%p) foram solidificadas em um sistema ascendente sob condições não-estacionárias de fluxo de calor. O calor foi direcionalmente extraído através de um molde refrigerado a água feito de aço (SAE 1020). O objetivo deste trabalho é obter correlações entre a microestrutura, variáveis térmicas de solidificação e propriedades mecânicas das ligas fundidas. Os resultados incluem coeficiente de transferência de calor metal/molde, velocidade de deslocamento da isoterma liquidus, taxa de resfriamento, espaçamentos dendríticos primários, limite de resistência à tração ( smáx.) e limite de escoamento ( se) em função das condições de solidificação impostas pelo sistema metal/molde. Constata-se que o espaçamento dendrítico primário diminui com o aumento da velocidade de deslocamento da isoterma liquidus e da taxa de resfriamento. Em ambos casos ( smáx. e se = 0,2%e), o arranjo dendrítico mais refinado apresenta maior resistência mecânica.

No presente trabalho foi avaliado o efeito do tratamento térmico na fluência na liga Ti-6Al-4V e na estrutura com maior resistência à fluência, foi aplicado o recobrimento como forma de barreira térmica - TBC (Thermal Barrier Coating). A liga Ti-6Al-4V, foi submetida a três diferentes condições de tratamentos térmicos, visando à obtenção das estruturas de Widmanstätten, Martensita e Bimodal. Em seguida foram realizados ensaios de fluência a 600C nas tensões de 125, 250 e 319 MPa para verificação da microestrutura com maior resistência à fluência. A estrutura de Widmanstätten apresentou maior resistência à fluência e foi realizado aplicação do recobrimento metal/cerâmico CoNiCrAlY+ZrO2 parcialmente estabilizada com ítria pela técnica de aspersão térmica nesta estrutura. As amostras com estrutura de Widmanstätten recobertas e não recobertas foram submetidas a ensaios de fluência ao ar na temperatura de 600C nas tensões de 125, 250 e 319 MPa e na tensão de 319 MPa para as temperaturas de 500 e 700C. Foram determinados os parâmetros e os mecanismos de fluência. A caracterização do material foi realizada através de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A estrutura de Widmanstättten com recobrimento apresentou melhor comportamento em fluência em relação a liga não recoberta com redução na taxa de fluência secundária e aumento no tempo de vida por fluência. Os valores dos expoentes de tensão obtidos variaram entre 3,58 e 5,63 e da energia de ativação por fluência entre 271,3 e 312,6 kJ/mol. Com bases nesses valores pode-se sugerir que o mecanismo de fluência é controlado por discordâncias. As análises fractográficas indicam que o mecanismo predominante é caracterizado pela formação e coalescência de microcavidades com forma e tamanhos variados, com o mecanismo de fratura dúctil prevalecendo em todas as condições.

Este trabalho tem por objetivo o estudo do efeito memória de forma (EMF) em ligas à base de cobre, na busca da compreensão dos parâmetros que controlam o fenômeno, visando estabelecer características determinantes dos aspectos teóricos e experimentais para futuras pesquisas nesta área. As ligas CuSn, CuZn, CuZnAl, foram as escolhidas para este estudo, em que pese a importância atual das ligas à base de cobre tanto na área de pesquisa de novos materiais funcionais, como no desenvolvimento de produtos de interesse industrial. As ligas foram fundidas em forno a óleo em atmosfera ambiente e vazadas em lingoteiras de aço. Foram retiradas amostras dos lingotes obtidos, para análises químicas (verificação das composições das ligas). A seguir, foram preparadas amostras para análises metalográficas visando observação dos aspectos macro e microestruturais. As amostras foram, então, laminadas na temperatura de recristalização de cada liga, para cada passe de laminação realizado, e submetidas a tratamentos térmicos na busca da obtenção do efeito memória de forma, cujos resultados foram medidos e analisados. Das ligas estudadas, somente a liga CuZnAl apresentou efeito memória de forma.

Este trabalho teve como objetivo principal o estudo das transformações da fases das ligas com composições variadas, resultantes de tratamentos térmicos de homogeneização com resfriamento ao forno, têmpera em água e envelhecimento. As transformações de fases foram analisadas através de todos de difração de raios-X, testes de microdureza e análises microestruturais. Pode se observar que o tratamento térmico de homogeinização com resfriamento lento, ao forno, permite uma decomposição da solução sólida y através de uma série de transformações de fases difusionais, resultando em uma estrutura estável, composta da fase alfa do urânio e de uma segunda fase, rica em molibdênio y. A têmpera evita a decomposição difusional. forçando a transformação martensítica da fase y em uma das muitas variantes supersaturadas das fases alfa ou y, dependendo da composição da liga. O envelhecimento subseqüente das fases martensitas supersaturadas, nas ligas com baixo teor de molibdênio, acarreta uma decomposição destas fases metaestáveis, envolvendo a formação de zonas de Guinier-Preston, com precipitação coerente das fases alfa e y causando um endurecimento substancial nestas ligas.