Orientador: Rubens Caram Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T11:47:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Opini_VictorCarvalho_M.pdf: 4901209 bytes, checksum: 0a9d16713cdd0fd8ab69b7f9768812bc (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Em segmentos industriais bastante distintos como o aeroespacial e o médico, o uso de titânio e suas ligas na fabricação de dispositivos tem aumentado de forma consistente nos últimos anos. O emprego desse metal de forma tão diversificada, seja em motores a jatos ou em implantes ortopédicos, se deve a suas características únicas, ou seja, elevada resistência mecânica, baixa densidade, alta resistência à corrosão e ótima biocompatibilidade. Estudos realizados nos últimos anos e associados ao uso estrutural do titânio nos setores aeroespacial e médico/odontológico têm focado o desenvolvimento de ligas de titânio tipo ? metaestáveis. O presente estudo tem como objetivo discutir a preparação, processamento e caracterização da liga metaestável Ti-5553 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-0,5Fe) e de outras duas ligas com composições modificadas pela adição de nióbio em substituição ao vanádio. Tais ligas foram preparadas por meio de fusão em forno a arco, deformadas plasticamente a quente por forjamento a quente e submetidas a dois diferentes tratamentos térmicos de envelhecimento: BASCA (Beta-annealed Slow Cooled and Age) e STA (Solution Treatment and Age). Na etapa de caracterização foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura, medidas de módulo de elasticidade, medidas de dureza Vickers e ensaios de tração. Os resultados indicam que a substituição do vanádio pelo nióbio não modificou as principais características da liga Ti-5553, particularmente, sua elevada resistência mecânica e baixa cinética de transformações de fases. O tratamento térmico BASCA resultou em maior ductilidade, enquanto que o tratamento STA resultou em maior limite de resistência. À medida que o V foi substituído pelo Nb, amostras submetidas ao tratamento térmico BASCA tiveram suas respectivas resistências mecânicas aumentadas, passando de 1.147 MPa para 1.227 MPa. À medida que o teor de Nb aumentou, a ductilidade reduziu-se de 10,3 % para 6,8 %. Por outro lado, amostras submetidas ao tratamento STA apresentaram redução de resistência mecânica com o aumento do teor de Nb, enquanto que a ductilidade foi levemente reduzida. Em geral, a substituição do V pelo Nb não resultou em alterações significativas no comportamento mecânico da liga Ti-5553 / Abstract: In well different industrial segments such as aerospace and medical, the use of titanium and its alloys in the manufacturing of devices has increased consistently in recent years. The use of such metal in so diverse manner, either in jet engines or orthopedic implants, is due to its unique characteristics, specifically high mechanical strength, low density, high corrosion resistance and good biocompatibility. Recent studies associated with the structural use of titanium in the aerospace and medical/dental sectors have focused on the development of ? metastable titanium alloys. This study aims to discuss the preparation, processing and characterization of the ? metastable Ti-5553 alloy (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-0.5Fe) and two alloys with compositions modified by the addition of niobium to replace vanadium. Such alloys were prepared by arc melting, deformed plastically by hot forging and submitted to two different aging heat treatments: BASCA (Beta-annealed Slow Cooled and Age) and STA (Solution Treatment and Age). Characterization was carried out by applying optical microscopy and scanning electron microscopy, measurements of elastic modulus, Vickers hardness and tensile tests. The results suggest that the replacement of vanadium by niobium does not modify the main characteristics of the Ti-5553, particularly, its high mechanical strength and the low kinetic of phase transformations. Application of the BASCA heat treatment resulted in higher ductility, while the STA treatment resulted in higher tensile strength. As V was replaced by Nb, samples subjected to BASCA heat treatment had their mechanical strengths increased, from 1147 MPa to 1227 MPa. As the Nb content increased, ductility dropped from 10.3% to 6.8%. On the other hand, samples subjected to STA presented a decrease in mechanical strength with increasing Nb content, while ductility was slightly reduced. In general, the replacement of V by Nb has not resulted in significant changes in the Ti-5553 alloy mechanical behavior / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T02:19:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zuppo_RicardoModesto_M.pdf: 3596508 bytes, checksum: bf0ebfecc1342011718b632b2d65c250 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O objetivo deste trabalho é analisar a possibilidade de substituição do tratamento térmico de têmpera e revenimento pelo tratamento térmico de austêmpera, seguido ou não de conformação plástica a frio, na fabricação de barras laminadas do aço SAE 4140H. A temperatura de austenitização, para ambos os tratamentos, foi de 850ºC, com tempo de encharque de uma hora e quarenta e cinco minutos. Foram utilizados, para o tratamento térmico de austêmpera, temperaturas de 420; 360 e 340ºC, com tempo de encharque de uma hora, com o objetivo de se obter transformação de fase completa da austenita em bainita. Para a etapa de revenimento, das amostras inicialmente temperadas, foram utilizadas as mesmas temperaturas da austêmpera. Foram estudados aspectos microestruturais por meio de análise micrográfica (microscopia óptica) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades mecânicas foram analisadas por meio de ensaios de dureza, tração e impacto sendo, também, estudado o micromecanismo de fratura dos corpos-de-prova de impacto. Foi realizada uma análise comparativa dos resultados obtidos visando estabelecer os procedimentos que levam a um melhor conjunto de propriedades para determinadas aplicações / Abstract: The purpose of this work is to analyse the possibility of substitution of the heat treatment of quench followed by tempering by the austempering, followed or not by cold forming, to produce rolled bars of SAE 4140H. The temperature of austenitizing, for both treatments, was 850ºC, with soaking time of one hour and forty-five minutes. For the heat treatment of austempering, temperatures of 420, 360 and 340ºC have been used, with the soaking time of one hour, with the purpose of obtaining the complete phase transformation of the austenite in bainite. For the tempering, the same temperatures of austempering have been used. Microstructure aspects based on micrographic analysis (optic microscopy) and scanning electronic microscopy (SEM) have been studied. The mechanical properties have been analysed based on tests of hardness, tension and impact and the fracture micromechanism of the impact test specimen was also studied. A comparative analysis of the obtained results was done in order to establish the proceedings that lead to a better group of properties for determined applications / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Adriana Zerlotti Mercadante / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimento / Made available in DSpace on 2018-08-19T05:24:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gurak_PolianaDeyse_D.pdf: 2576170 bytes, checksum: 75f41dadc16bd530f6cea22fa2213682 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Muitos processos utilizados na indústria de alimentos empregam altas temperaturas e proporcionam o contato dos alimentos com substâncias pró-oxidantes. Tais condições tornam a sequência de ligações duplas conjugadas presente nos carotenoides susceptível à isomerização geométrica, oxidação e degradação. Portanto, o objetivo principal deste trabalho foi estudar a degradação térmica e química do b-caroteno, através da identificação dos compostos primários de degradação e sua relação com a capacidade antioxidante e as propriedades de cor. Os experimentos realizados foram: a) aquecimento a 120 °C na presença de ar; b) aquecimento a 120 °C sob fluxo de oxigênio, c) aquecimento a 120 °C na presença de ar e adição de galato de propila; d) aquecimento a 150 °C na presença de ar; e) aquecimento a 150 °C sob fluxo de oxigênio; f) aquecimento a 150 °C sob fluxo de nitrogênio; g) clivagem oxidativa com permanganato de potássio (KMnO4) e h) reação de epoxidação com ácido meta-cloro-perbenzóico (MCPBA). A degradação do b-caroteno foi monitorada através da análise de carotenóides totais por espectrofotometria, a avaliação da cor por colorimetria (parâmetros CIELAB) e análise do perfil de carotenóides por cromatografia líquida de alta eficiência com detectores de arranjo de fotodiodos e espectrometria de massas (HPLC-DAD-MS/MS). As alterações na capacidade antioxidante foram avaliadas por meio da capacidade de desativação do radical ABTS¿+ (2,2¿-azinobis-(3-etilbenzotiazolina-6-sulfonato)) e da proteção contra o oxigênio singlete (1O2) utilizando o 9,10-dimetil-antraceno como actinômetro e azul de metileno como sensibilizador. Foram identificados 16 carotenóides gerados pela degradação térmica e química do b-caroteno. O aquecimento resultou na diminuição da concentração de all-trans-b-caroteno com a formação de isômeros (13-cis, 9-cis, 15-cis, 9,13-di-cis, 9,15-di-cis, 9,13¿-di-cis, 13,15-di-cis-ß-caroteno), epóxidos (5,6 e 5,8-epóxi-ß-caroteno) e, em menor quantidade, apocarotenóides (ß-apo-8¿-carotenal, ß-apo-10¿-carotenal, ß-apo-12¿-carotenal). Na oxidação química com KMnO4, o all-trans-b-caroteno foi totalmente degradado após 30 min de reação com formação de b-apo-8¿-carotenal, b-apo-10¿-carotenal, b-apo-12¿-carotenal, b-apo-15-carotenal e semi-b-carotenona. Já na reação com MCPBA, o all-trans-b-caroteno não foi completamente degradado e os produtos de degradação formados em maior proporção foram 5,6-epóxi-b-caroteno, 5,6:5¿,6¿-diepóxi-b-caroteno, 5,6:5¿,8¿-diepóxi-b-caroteno e 5,8-epóxi-b-caroteno, além de pequena quantidade de 13-cis-b-caroteno e 9-cis-b-caroteno. Em todos os experimentos foi observada a existência de correlação superiores a 0,91 entre alguns parâmetros físicos de cor (b* e C*ab) e o parâmetro químico (teor de carotenóides totais), indicando que estes parâmetros de cor podem ser utilizados para monitorar a degradação de carotenóides. O mecanismo proposto para os dois tipos de degradação (térmica e química) envolveu reações reversíveis e irreversíveis, para formação de compostos de isomerização e de oxidação, respectivamente. A análise da capacidade antioxidante mostrou que a presença isolada de b-caroteno ou a mistura de b-caroteno com produtos de degradação térmica apresentaram valores similares de TEAC (capacidade antioxidante equivalente a trolox) e de porcentagem de proteção contra 1O2. Por outro lado, os produtos de oxidação gerados na reação química com KMnO4 resultaram em um aumento nos valores de TEAC e maior eficiência da desativação do 1O2 com o aumento do tempo de reação / Abstract: Many processes in the food industry aplly high temperatures and allow the contact with pro-oxidant substances, such conditions in which the sequence of conjugated double bonds, present in carotenoids, is susceptible to geometric isomerization, oxidation and degradation. Therefore, the main aim of this work was to study the thermal and chemical degradation of b-carotene, identifying the primary degradation compounds and its relation with the antioxidant capacity and colour properties. The experiments were: a) heating at 120 °C with air exposure; b) heating at 120 °C under flow of pure oxygen; c) heating at 120 °C with air exposure and addition of propyl gallate; d) heating at 150 °C with air exposure; e) heating at 150 °C under flow of pure oxygen; f) heating at 150 °C under a flow of pure nitrogen; g) oxidative cleavage with potassium permanganate (KMnO4); and h) epoxidation with meta-chloroperbenzoic acid (MCPBA). In all experiments, the degradation and formation of isomerization and oxidation products were monitored by analysis of total carotenoids by spectrophotometer, colour evaluation by colorimetry and carotenoid profile analysis by high-performance liquid chromatography with photodiode array detector and mass spectrometry (HPLC-DAD-MS). Changes in the antioxidant capacity were monitored by the scavenging capacity against the ABTS¿+ (2,2-azinobis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid)), and protection against singlet oxygen (1O2) using 9,10-dimethyl-anthracene as actinometer and methylene blue as sensitizer. A total of sixteen carotenoids were identified in both the chemical and thermal degradation of b-carotene. Heating caused a decrease in the all-trans-b-carotene content with the formation of cis isomers (13-cis, 9-cis, 15-cis, 9,13-di-cis, 9,15-di-cis, 9,13¿-di-cis, 13,15-di-cis-b-carotene), epoxides (5,6 and 5,8-epoxy-b-carotene) and apocarotenoids (b-apo-8'-carotenal, b-apo-10'-carotenal, b-apo-12'-carotenal). The chemical degradation with KMnO4 completely degraded the all-trans-b-carotene in 30 minutes of reaction, with the formation of b-apo-8'-carotenal, b-apo-10'-carotenal, b-apo-12'-carotenal, b-apo-15-carotenal and semi-b-carotenone. In the reaction with MCPBA, all-trans-b-carotene was not completely degraded and the major products were 5,6-epoxy-b-carotene, 5,6:5¿,6¿-diepoxy-b-carotene, 5,6:5¿,8¿-diepoxy-b-carotene and 5,8-epoxy-b-carotene, with small amounts of 13-cis-b-carotene and 9-cis-b-carotene. All experiments showed correlations above 0.91 between some physical colour parameters (b* and C*ab) and chemical parameters (content of total carotenoids), indicating that some colour parameters can be used to monitor carotenoid degradation. The proposed mechanism in both types of degradation (thermal and chemical) involved reversible and irreversible reactions, to the formation of isomerization and oxidation compounds, respectively. The analysis of the antioxidant capacity showed that both pure b-carotene and the mixture of b-carotene with thermal degradation products had similar values of TEAC (trolox equivalent antioxidant capacity), as well as similar protection percentage against 1O2. On the other hand, the products formed in the chemical reaction with KMnO4 resulted in increase in both the TEAC values and protection against 1O2 with the increase in reaction time / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador: Eugenio José Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T17:22:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peres_Gustavo_M.pdf: 111652951 bytes, checksum: c9dbda5e8dc0115d433971c0cb37b4c1 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente projeto avaliou a tixoconformabilidade de ligas a base de Al-Si-Zn, tendo em vista sua aplicação em escala industrial no que tange a processos de tixoconformação, ou seja, processos que envolvam sua conformação no estado semi-sólido. Para tal objetivo as ligas foram preparas e produzidas em laboratório, fixando-se sua composição química em 5% (em massa) de zinco e variando-se a massa de silício em 3%, 4%, 5% e 6%. Para a produção desse material foi utilizada matriz apresentando agitação eletromagnética em seu interior, visando à agitação da matéria-prima desde seu estado fundido até sua solidificação. Após a produção das matérias primas, estas foram reaquecidas a temperatura semi-sólida utilizando-se como base dois valores, 45% e 60% de fração sólida e estabilizadas a essas temperaturas durante tempos de 0, 30, 90 e 210 segundos. Após o reaquecimento parte da amostras foram resfriadas rapidamente em água para "congelamento" da microestrutura e posterior análise metalográfica, já outra parte das amostras foram submetidas a ensaios de compressão a quente para avaliação de sua viscosidade. Como resultado final observou-se que as ligas apresentaram pouca variação de propriedades, seja tamanho de grão ou viscosidade, para todas as condições estudadas porém, a liga Al-5wt%Si- 5wt%Zn (45% de fração sólida, 30 à 90 segundos de globularização) apresentou uma viscosidade um pouco mais baixa em comparação com as demais condições analisadas, sendo a liga com maior potencial de aplicação em processos de tixoconformação em larga escala. Além disso, a baixa variação de viscosidade observada entre as diversas configurações estudadas é outro ponto de favorecimento a aplicação dessas ligas em reofundição, dada a baixa necessidade de controle preciso de parâmetros como temperatura de fração sólida ou tempo de globularização para conformação, o que é desejável em processos industriais / Abstract: The present project evaluated the thixoformability of Al-Si-Zn alloys, in order to verify their industrial application range in process of thixoforming, it means, processes that use forming at semi-solid state. To achieve this goal the alloys were prepared and produced in laboratory, fixing their chemical composition in 5% (in mass) of zinc and varying the mass of silicon in 3%, 4%, 5% and 6%. To produce the feedstocks was used matrix presenting electromagnetic stirring to provide the best microstructure to the slurries. After having the castings produced, they were re-heated to semi-solid condition, based on two temperatures, 45% and 60% of solid-fraction of the material, then they were stabilized at such temperatures during times of 0, 30, 90 and 210 seconds. After being re-heated, part of the castings were quenched in water for "freezing" of their microstructure and posterior metallographic analysis, moreover the remaining castings were submitted to hot compress tests to evaluate their viscosity as well. As final result could be observed that all alloys presented a low variation of properties (grain size, viscosity etc), for all the conditions analyzed however, the Al-5wt%Si-5wt%Zn alloy (45% of solid-fraction, 30 to 90 seconds of globularization) presented the lowest viscosity in comparison with the other conditions studied, so this alloy is the one that presents the biggest potential to be applied in thixoforming processes in wide scale. Furthermore, the low level of viscosity variation noticed all over the conditions analyzed is another relevant factor that put these alloys in a good level concerning rheocasting, due to the non-necessity of a rigid control of parameters like solidfraction temperature or globularization time, which is desirable at industrial processes / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Eugênio José Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T00:04:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Naldi_MarcosAntonio_M.pdf: 15438226 bytes, checksum: ccd17a2befec608057948a418e6317b5 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A tecnologia de semi-sólidos normalmente utiliza ligas de alumínio de baixo silício, como AA356 (Al-7,0wt%Si) como matéria-prima. Ligas contendo alto teor de silício com uma composição quasi-eutética diminuem a faixa semi-sólida, tornando difícil controlar a temperatura de tixoconformação. Entretanto, ligas de alumínio com alto teor de silício apresentam excelentes propriedades mecânicas. Este trabalho tem por objetivo avaliar a tixoconformabilidade da liga Al-9,5wt%Si- 2,5wt%Cu (AA332) abrangendo as etapas de caracterização em termos de micro e macroestrutura, caracterização do comportamento viscoso até o processo de tixoforjamento em prensa do tipo excêntrica em matriz do tipo aberta. Através das simulações do software Thermo-Calc e técnicas experimentais de DSC a temperatura de transição de sólido para líquido foi mapeada a fim de obter o melhor comportamento semi-sólido e, conseqüentemente, a melhor temperatura de tixoconformação. Amostras de 20 mm de diâmetro por 15 mm de altura foram aquecidas foram aquecidas a três temperaturas, 562oC, 567oC e 572oC, pra se obter cerca de 30%, 45% e 60% da fração sólida por tempos de permanência de 0s, 30s, 90s e 210s. A evolução morfológica e o comportamento semi-sólido das amostras para estas temperaturas foram determinados através do teste de compressão a quente. A despeito das temperaturas e tempos usados a estrutura se mostrou bastante estável sendo que o melhor comportamento semi-sólido ocorreu à temperatura de 572º C, com uma viscosidade aparente de até 1.5E+5 Pa.s / Abstract: The thixoforming technology typically uses semi-solid aluminium alloys low silicon, as the AA356 (Al-7wt%Si-0.5wt%Mg) as raw material. Alloys with high content of silicon, with a quasi-eutectic composition decreases semi-solid range, making it difficult to control the thixoforming temperature. However, aluminium alloys with high silicon content present excellent mechanical properties. The goal of this work was to evaluate the thixoformability of Al-9,5wt%Si- 2,5wt%Cu(AA332) alloys, including the following stages process: characterization in terms of microstructure and macrostructures; characterization of the viscous behavior; and the tixoforging process in an eccentric press using a matrix-type open. Simulations using Thermo-Calc software and DSC experimental technique were used to map the transition temperature from solid to liquid to obtain the best semi-solid behaviour and, consequently, the best thixoforming temperature. Samples 20mm diameter, 15mm height were heated were heated at three distinct temperatures, 562oC, 567oC and 572oC, to obtain circa 30, 45 and 60% of solid fraction for soaking times of 0s, 30s, 90s and 210s. The morphological evolution and the behaviour of the semi-solid samples at these temperatures were determined by the hot compression test. Despite the different temperatures and times used, the structure proved to be quite stable and the best semi-solid behaviour occurred at a temperature of 572°C with an apparent viscosity of up to 1.5E+5 Pa.s / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Telma Teixeira Franco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:20:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_GiselledeArruda_D.pdf: 30208000 bytes, checksum: b1ed6a1c43dab6cee435816103c4f562 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A produção de comppostos químicos a partir de resíduos lignocelulósicos tem atraído bastante a atenção da sociedade atual. A busca por alternativas produtivas não dependentes de combustíveis fósseis, o uso de fontes renováveis e a sustentabilidade são os principais motivos. Neste trabalho, a produção do ácido lático por fermentação dos açúcares obtidos dos bagaço da cana de açúcar, essencialmente glicose e xilose, foi estudada. Partindo de várias cepas de bactérias ácido láticas e utilizando-se metodologia qualitativa, 26 linhagens foram selecionadas para testes em frascos agitados e em biorreator. Os melhores resultados foram obtidos em fermentações utilizando-se B. coagulans 162, alcançando rendimento de 0,95 e produtividade volumétrica de 2,13 g L-1 h-1 em regime de batelada simples e meio de cultivo contendo glicose, xilose e arabinose. Em alimentação contínua, o meio de cultivo alcançou 105 g de ácido lático por litro de meio fermentado. Os efeitos dos tratamentos de hidrólise térmica e explosão a vapor do bagaço da cana de açúcar também foram estudados. Verificou-se a formação de ácido acético, furfural e hidroximetilfurfural (HMF) e liberação dos açúcares glicose, xilose e arabinose. As fibras do bagaço foram fotografadas utilizando-se microscopia eletrônica de varredura (MEV), antes e após tratamentos térmicos, para observação das modificações no arranjo da estrutura original. O bagaço in natura, contendo aproximadamente 43% de celulose, 28% de hemicelulose e 14% de lignina, foi submetido a tratamento hidrotérmico (220°C/5min) seguido de hidrólise pelas enzimas Celulase, Celobiase e Xilanase. O hidrolisado obtido pela degradação das frações celulósica e hemicelulósica continha basicamente glicose e xilose, e foi utilizado como fonte de carbono no meio de cultivo. Na fermentação foi obtido rendimento de 0,96 e produtividade volumétrica igual a 4,11 g L-1. Hidrolisado obtido do bagaço explodido a vapor também foi testado. Constituído basicamente pela fração hemicelulósica, o hidrolisado continha essencialmente xilose. Nesta fermentação alcançou-se rendimento de 0,90 e produtividade volumétrica igual a 0,225 g L-1 h-1. Posteriores estudos mostraram que a adaptação da cepa a meios de cultivo contendo apenas pentoses (xilose e arabinose) reduzem a fase lag tendo como consequência o aumento da produtividade. Estudos de inibição em meio sintético permitiram avaliar o efeito que cada composto causou individualmente na multiplicação celular e na produção do ácido lático. O ácido acético foi o componente que mostrou maior efeito inibitório. Dentro da faixa estudada, furfural e HMF provocaram comportamentos semelhantes, tornando-se inibitórios em concentrações acima de 1,5 g L-1 na produção de biomassa, mas não na produção de ácido lático. Inibição por xilose também foi investigada. Rendimento máximo igual a 0,95 foi obtido quando 140 g L-1 de açúcar inicial foram utilizados. Concentrações acima de 150 g L-1 mostram-se inibitórias ao crescimento microbiano. Foi possível observar que o bagaço da cana de açúcar é um substrato promissor para produção biotecnológica de ácido lático, um produto químico com alto valor agregado e com versatilidade em aplicações. O microrganismo selecionado, a bactéria Bacillus coagulans 162, mostrou-se uma cepa robusta, com relativa tolerância a inibidores e capaz de converter homofermentativamente as pentoses presentes no meio de cultura, característica desejável do ponto de vista produtivo e econômico / Abstract: Production of chemical compounds from lignocellulose residues has attracted attention of actual world society. The search for productive alternatives fossil fuels non-dependent, the use of renewable resources and sustainability are the main reasons. In this work, lactic acid production by fermentation of sugars obtained from sugarcane bagasse, essentially glucose and xylose, was studied. From several strains of lactic acid bactéria and using a qualitative methodology, 26 microorganisms were selected for shaking flasks and bioreactor tests. The best results were obtained in fermentations using B. coagulans 162, reaching yield of 0,95 and volumetric productivity of 2,13 g L-1 h-1 in simple batch and medium containing glucose, xylose and arabinose. In continuous feeding, the cultivation medium reached 105 g of lactic acid per liter. The treatment effects of hydrotermal hydrolysis and steam explosion of sugarcane bagasse were also studied. It was verified acetic acid, furfural and hydroxymethylfurfural (HMF) formation and glucose, xylose and arabinose release. Bagasse fibers were photographed using Scanning Electron Microscopy (SEM), before and after termal treatment for visualization of modification in the arrangement of the original structure. Bagasse in natura, containing approximately 43% of cellulose, 28% of hemicellulose and 14% of lignina, was submitted to hydroythermal treatment (220°C/5min) followed by hydrolysis with the enzymes Cellulase, Cellobiase and Xylanase. The obtained hydrolysate of cellulose and hemicellulose fractions contained mainly glucose and xylose, and was used as Catbon source in the cultivation medium. In the fermentation was obtained yield of 0,96 and volumetric productivity equal to 4,11 g L-1. The hydrolysate obtained from steam exploded bagasse was tested. Constituted basically by hemicellulose fraction, the hydrolysate contained mainly xylose. It was reached yield of 0,90 and volumetric productivity equal to 0,225 g L-1 h-1. Later studies have showed that strains adaptation in cultivation medium containing only pentose (xylose and arabinose) reduces the lag phase resulting in increase of productivity. Inhibition studies on synthetic medium allowed to evaluate the effect that each compound caused individually on cell replication and on lactic acid production. Acetic acid was the compound that showed the higher inhibitory effect. In the studied range, furfural and HMF showed similar behaviour becoming inhibitory in concentrations above 1,5 g L-1 on biomass production. The same effect was not observed on lactic acid production. Inhibition by xylose was also investigated. Maximum yield, equal to 0,95, was obtained when 140 g L-1 of initial sugar were used. Concentrations above 150 g L-1 showed to be inhibitory to the microbial growth. Sugarcane bagasse showed to be a promissor substrate to biotechnologic production of lactic acid, a chemical with high added value and versatile applications. The selected microorganism, the bacteria Bacillus coagulans 162, showed to be a robust strain, with relative tolerance against inhibitors and able to convert homofermentatively the pentose present in hemicellulose hydrolysate, desirable feature in productive and economic terms / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutora em Engenharia Quimica

Orientador : Itamar Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T16:43:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guimaraes_VagnerAlves_D.pdf: 38478701 bytes, checksum: 3b9c82d7e18215a719acbe37e6f3b68d (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho foram estudados os efeitos do recozimento a temperaturas de 600 a 1300 °C e deformação plástica a frio, por tração em 10 e 20%, sobre a microestrutura, propriedades mecânicas e resistência à corrosão de um aço inoxidável austenítico ISO 5832-9, utilizado para a fabricação de implantes ortopédicos. Foram realizadas análise química, microscopia ótica, ensaios de dureza Vickers, tração, tenacidade à fratura (CTOD), polarização potenciodinâmica cíclica, corrosão por pite/fresta, corrosão intergranular, fadiga-corrosão e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que o material na condição como recebido apresentou microestrutura, propriedades mecânicas e resistência à corrosão dentro dos requisitos da norma ISO 5832-9, sendo esta a condição que apresentou as melhores propriedades mecânicas e de corrosão dentre as condições estudadas. O material deformado em 20% manteve a resistência à corrosão e mostrou resistência à fadiga-corrosão superior à condição como recebido; entretanto, a baixa tenacidade à fratura observada nos ensaios de CTOD restringe a utilização do material nestas condições. O material tratado a 800 e 900°C apresentou diminuição simultânea da tenacidade à fratura (CTOD) e da resistência à corrosão. A diminuição da tenacidade à fratura foi atribuída à precipitação de Cr2N e fase qui (X). A precipitação de Cr2N é mais intensa a 800°C e a precipitação da fase qui (X) ocorreu mais intensamente a 900°C, nas condições estudadas neste trabalho. O material tratado em 1100, 1200, 1250 e 1300 °C por 1 hora apresentou diminuição da resistência mecânica e aumento da tenacidade à fratura com o aumento da temperatura de tratamento. O material tratado a 1300 °C apresentou baixa resistência à fadiga-corrosão. O aumento da tenacidade à fratura foi atribuído ao maior espaçamento das partículas. A faixa de temperatura ideal para a solubilização do material, determinada neste trabalho, situa-se no intervalo de 1000 a 1100 °c / Abstract: The influence of annealing treatment, performed at temperatures from 600 to 1300 °C, and cold work performed by tensile at 10 and 20%, on the mechanical and corrosion properties of an ISO 5832-9 austenitic stainless steel used for orthopedic implants manufacturing has been studied. Has been performed chemical analysis, optical and scanning electronic microscopy, and hardness, tensile, fracture toughness (CTOD), potentiodynamic anodic polarization, pitting or crevice corrosion, intergranular corrosion, and fatigue-corrosion tests. The results for the material in as received condition showed microstructure, mechanical and corrosion resistance in accordance which the ISO 5832-9 standard and better than other conditions studied in this work. The condition 20% cold worked showed high corrosion resistance and fatigue-corrosion resistance higher than as received condition, but on the other hand, the fracture toughness is very low for using the material in this condition. Simultaneous decrease in fracture toughness and corrosion resistance was observed for 800 and 900°C treatments. This effect was attributed to Cr2N and phase chi (x) precipitation. The phase chi (x) precipitation occurs more intensively in 900°C and Cr2N precipitation occurs more intensively in 800°C, for the conditions studied in this work. Decrease in mechanical resistance and increase in fracture toughness was observed for conditions annealing at 1100, 1200, 1250, and 1300 °C with increasing the treatment temperature. Decrease in fatigue-corrosion resistance has been observed for 1300 °C treatment. The increase in fracture toughness was attributed to increasing the displacement between partic1es. The indicate temperature range for annealing studied in this work is from 1000 to 1100 °C, i.e., higher than the carbide and intermetallic phases precipitation range and lower than the high grain growth range / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Mei / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T12:28:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guimaraes_AdilsonAntoninho_D.pdf: 25767273 bytes, checksum: c33643cf7ea34b13549c31a95275f014 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Foram estudados tubos de aço inoxidável AISI 446, utilizados em fomos de radiação na Usina de Processamento de Xisto da Petrobrás. Foram examinadas amostras de tubos novos e após o uso com o emprego de metalografia ótica, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria por energia dispersiva, difração de raios-x, medidas de dureza (macro e microindentação) e dilatometria. Os resultados encontrados mostraram que os tubos novos apresentam carbonetos de cromo e uma amostra apresentou uma pequena quantidade de fase sigma. A quantidade de carbonetos e de fase sigma aumentou consideravelmente após o uso. O estudo da composição química das amostras em diversas posições nos possibilitou verificar uma carbonetação e sulfetação significativas nas amostras dos tubos usados. Esta carbonetação é diretamente responsável pelo aumento da quantidade de carbonetos. Foi possível ainda concluir que há uma diferença significativa de composição química de uma face do tubo para a outra, decorrente da distribuição de temperatura n(,) fomo. Em função desta diferença a carbonetação é muito mais acentuada na região mais quente. Os tubos usados foram submetidos a uma série de tratamentos térmicos, visando pesquisar a possível recuperação dos tubos, com reversão das fases formadas. Foi verificado que a fase sigma se dissolve a 900°C e os carbonetos a 1200°C. Nas condições estudadas o tratamento térmico por até 96 horas não causou a reprecipitação da fase sigma, confirmando que seu aparecimento só ocorre após longos tempos de exposição. A verificação das microestruturas resultantes após os tratamentos térmicos através da difração de raios-x mostrou que os carbonetos mudam de estrutura variando entre Cr2C, Cr3C2 ,Cr23C6 e Cr7C3 dependendo da posição no tubo e da área analisada. O efeito da carbonetação após o tratamento térmico foi de fazer surgir, para as temperaturas acima de 1100°C, a austenita, que em alguns casos se decompôs em perlita mais ferrita. Considerando que o aço AISI 446 é essencialmente ferrítico, a ocorrência da austenita é resultado do enriquecimento em carbono da matriz com o tratamento de solubilização.Visando caracterizar melhor a fase sigma foram fundidas amostras experimentais de Ferro-Cromo. Após laminação estas amostras possibilitaram a identificação inequívoca da fase sigma o que serviu de padrão para ser utilizado nas análises por difração de raios- x dos tubos de aços novos e usados / Abstract: Tubes of AISI 446 ferritic stainless steels used in a heating furnace of a Petrobrás petrochemical plant, were studied. Samples of brand new and used tubes were investigated using optical microscopy, scanning electron microscopy, energy-dispersive spectrometry, X-ray diffraction, hardness and microhardness measurements and dilatometry. It was found that under the working conditions the tubes were subjected to, precipitation of carbides and sigma phase occurs. The amount of carbides and sigma increased considerably after use. The chemical analysis of the samples in several positions made it possible to identify significant sulfidation and enrichment in carbon, in the used samples. This carbon enrichment is directly responsible by the increase in the amount of carbides. It was also possible to establish a significant difference in chemical composition from one side of the tube to the other, due to the temperature distribution in the furnace, in face of this difference, carbon enrichment is much more pronounced in one side than in the other. The tubes were also submitted to a series of heat treatment to check its effect in the components involved. It was seen that the sigma phase does dissolve at 900°C and the carbides also dissolve but at 1200°C. Under the conditions investigated, aging did not resulted in reprecipitation of sigma phase, thus confirm the sluggish nature of its precipitation. The x-ray diffraction results after heat treatment showed a change in structure of the carbides which can be Cr2C ,Cr3C2 ,Cr23C6 and Cr7C3 depending on the position of the sample in tube and the analysed area. The effect of carbon enrichment after heat treatment was sueh that the resulting microstructures after treating above 1100°C showed the presence of austenite which under some conditions decomposed to perlite plus ferrite. Taking in consideration that AISI 446 steel is essentially ferritic, the occurrence of austenite is the result of the matrix enrichment in carbon with the solubilizing treatment. Aiming to better characterize the sigma phase, iron-chrome samples were east in an experimental furnace. After rolling the samples the identification of sigma through x-ray diffraction was easy to be confirmed. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Eugenio Jose Zoqui / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:11:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paes_Marcelo_D.pdf: 11164315 bytes, checksum: 3d4bc560d4d6f7821f72b5bd5e650bcd (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho avaliou a influência do teor de silício e magnésio na obtenção, processamento no estado semi-sólido e conseqüente comportamento mecânico final de ligas reofundidas. Foram propostas novas ligas Al-Si-Mg com 1, 4 e 7% de Si e 0,5 e 1% de Mg que foram inicialmente produzidas por ultra-refino através da adição de refinador de grão Al-5Ti-1B. Foram realizados testes de DTA (análise térmica diferencial) para determinação das temperaturas de trabalho de cada liga. As amostras foram reaquecidas ao estado semi-sólido em três diferentes tempos (O, 90 e 21Os) para se deteminar a evolução macro e microestrutural das ligas. Em seguida, foram realizados testes de compressão a quente simulando um viscosimetro de placas paralelas com os mesmos parâmetros utilizados no reaquecimento. Em função da curva tensão de formação gerada, calculou-se a viscosidade de todas as ligas propostas. Observou-se um aumento do tamanho de grão com o aumento do teor de Si e de Mg. Da mesma forma, um aumento dos valores de fator de forma e tamanho de glóbulo foi observado. Verificou-se que o Mg tem um efeito deletério em ligas Al-Si-Mgpara aplicação em processos de tixoconformação. O Si tem um efeito importante na viscosidade de forma a reduzi-Ia com ligas de baixo teor de Mg / Abstract: This work evaluated the influence of Mg and Si percentage on acquisition, thixoforming and fInal mechanical behaviour of rheocast alloys. lt was proposed new Al-Si-Mg alloys with 1, 4 and 7% Si and 0,5 and I%Mg that were produced by ultra-refining using Al-5Ti-1B grain refiner. DTA tests were performed to determine the suitable temperature corresponding to 0,45 solid fraction. Samples were reheated to the semi-solid state with three different holding times (O, 90 and 210s) to determine the macro and microstructural evolution of the alloys. Afier, compression tests using a parallel plate viscosimeter with the same parameters used in the heat treatment were performed. According to the stress-deformation curve the viscosity in all alloys were calculated. lt was observed as the Si and Mg percentage increases the grain size, globule size and shape factor increase either. Magnesiwn has a harmful effect in Al-Si-Mg alloys for thixoforming applications. Silicon has an important effect on reducing the viscosity with low Mg percentage / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Zircônia hidratada cristalina, ZrO2.2H2O, com tamanho de domínio coerente médio de 1,5 nm foi obtida pela lixiviação do tungstato de zircônio (α-ZrW2O8) em uma solução de NaOH 1M, em ebulição por 5h. A partir do padrão de difração de elétrons das partículas de zircônia hidratada, esta pode ser indexada de acordo com uma rede tetragonal com a = 1,463(4)Å e c = 2,535(6)Å. Após aquecimento a 60ºC sob um vácuo de 10-5mbar, a zircônia hidratada, desidrata de forma reversível. Quando aquecida a 850ºC e 1000ºC, forma-se zircônia tetragonal e monoclínica, respectivamente. A zircônia hidratada nanocristalina produzida a partir do tungstato de zircônio forma aglomerados duros e transparentes, quase sem poros. A formação destes aglomerados e a desidratação observada em baixas temperaturas, sugere a possibilidade de obter-se corpos transparentes de zircônia, com tamanho de grão reduzido, a partir da deposição controlada de nanopartículas de zircônia hidratada a partir de uma suspensão aquosa. / Crystalline hydrous zirconia (ZrO2 .2H2O) with volume weighted average domain size of 1.5 nm was obtained by soaking zirconium tungstate (α-ZrW2O8) in boiling 1M NaOH solution for 5 h. The selected area electron diffraction pattern of hydrous zirconia particles could be indexed according to a tetragonal lattice with a = 1.463(4) Å and c = 2.535(6) Å. Upon heating to 60 oC under a vacuum of 10-5 mbar, hydrous zirconia dehydrates reversibly. Further heating to 850oC and 1000oC resulted in the formation of tetragonal and monoclinic zirconia, respectively. Some of the nanocrystalline hydrous zirconia produced from zirconium tungstate coalesced into transparent, nearly pore-free aggregates. The formation of these almost fully densified aggregates of hydrous zirconia, and the observed dehydration under very mild conditions, suggests that it could be possible to obtain transparent bodies of zirconia, with unprecedented small crystallite size, with the controlled deposition of the extremely small hydrous zirconia nanoparticles from a water-based suspension.