Com a evolução dos processos de fabricação, aumenta o emprego de topografias engenheiradas com o objetivo de aumentar o desempenho dessas superfícies sob vários aspectos. Apesar do bom desempenho comprovado em algumas aplicações, existem outras em que o desempenho é questionável, como, em condições não lubrificadas e com elevadas pressões de contato. Neste cenário de dúvidas sobre a utilização de superfícies engenheiradas, o presente trabalho objetiva contribuir com as discussões por meio de um estudo do efeito de topografias anisotrópicas na transferência de material e resistência ao movimento em condições de deslizamento a seco com deformação plástica micro e macroscópica. O método utilizado contempla ensaios tribológicos que consistem, basicamente, em deslizar um material sobre superfícies engenheiradas de outro material com maior dureza, em duas condições de deformação plástica: i/ localizada no pico das asperezas em contato (ensaio pino-sobre-disco) e ii/ volumétrica (ensaio de compressão do anel). Os resultados permitiram concluir que os mecanismos de desgaste podem ser reproduzidos nos dois ensaios. Com deformação plástica microscópica (pino-sobre-disco) constatou-se que: i/ os vales e cavidades da topografia atuam de forma a evitar o contato das partículas de desgaste com o corpo em deslizamento; e ii/ os maiores valores do coeficiente de atrito foram obtidos com a superfície com maior quantidade de cavidades, a mesma condição topográfica que apresentou maior área com transferência de material. Com deformações plásticas macroscópicas (ensaio de compressão do anel) constatou-se que os vales da topografia da ferramenta atuaram como bloqueios para o deslizamento do anel conformado, o que resultou num aumento do coeficiente de atrito e redução da transferência de material. / The evolution of manufacturing progresses increases the use of engineered surfaces, seeking the improvement of the overall performance of these surfaces. Despite the enhanced performance under some circumstances, uncertainties still exist in conditions such as unlubricated and high contact pressure conditions. This work aims contributing to these discussions by studding the effect of anisotropic topographies on the material transfer and resistance to movement under dry sliding conditions including micro and macroscopic plastic deformation. The method consisted of tribological tests by sliding a material against engineered surfaces of higher hardness. Tests were conducted under two plastic deformation conditions: i/ localized on surface asperities contact (pin-on-disc test) and ii/ volumetric (ring test). Results allowed concluding that wear mechanisms can be reproduced on both tests. Under microscopic plastic deformation (pin-on-disc test) it was possible to verify that: i/ grooves and cavities have contributed to avoid the contact between wear debris and sliding body; and ii/ the higher friction coefficient was obtained when testing the surface with high amount of cavities, a condition that presented the larger area of material transfer. Under macroscopic deformation (ring test), grooves from tool topography played the role of blocking the ring material sliding, increasing friction coefficient and decreasing material transfer.

A utilização do titânio em odontologia tem aumentado devido suas propriedades mecânicas, biocompatibilidade, resistência à corrosão e baixo peso específico. Entretanto, o uso do titânio em próteses ainda não é rotineiro em virtude de dificuldades no processo de fundição. Uma das maneiras de superar estas dificuldades seria através do desenvolvimento de novas ligas cujo ponto de fusão fosse inferior ao do Ti cp. O objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades mecânicas, biológicas e microestrutura de ligas experimentais de titânio para utilização em estruturas metálicas de próteses dentárias, após fundição odontológica, comparando-as ao Ti cp. As ligas experimentais avaliadas foram Ti-5Zr(%p), Ti-5Ta(%p) e Ti-5Ta-5Zr(%p). Os corpos-de-prova foram fundidos por arco voltaico em atmosfera de argônio e injeção por vácuo-pressão. Para avaliação das propriedades mecânicas, corpos-deprova em forma de halteres foram submetidos a ensaios de tração, barras foram submetidas a ensaios de flexão para avaliação do módulo de elasticidade, e hemi-esferas e discos foram submetidos ao teste de desgaste de dois corpos, sendo o perfil das amostras avaliado antes e após o teste para cálculo da perda de altura vertical. Discos foram utilizados para avaliação da microdureza e para caracterização microestrutural. Para avaliação das propriedades biológicas, células SCC9 foram cultivadas em meio de cultura D-MEM/HF12 suplementado sobre discos e poços sem discos foram usados como controle. Após períodos de 1, 4, 7, 10 e 14 dias, foi avaliada a proliferação celular pelo método histoquímico MTT. Aos 7 dias foi avaliada a viabilidade celular após marcação com azul de Trypan e contagem em hemocitômetro. A morfologia celular foi avaliada às 2, 12 e 24 horas através da visualização, em microscópio de fluorescência por epiluminação, do citoesqueleto de actina e dos núcleos, usando, respectivamente, faloidina e DAPI. Os resultados foram submetidos a testes estatísticos e a liga Ti-5Ta apresentou resistência à tração menor que as demais e módulo de elasticidade significativamente menor do que o Ti cp, embora não diferente das demais ligas experimentais. Com relação à resistência à abrasão, as ligas experimentais apresentaram desgaste significativamente menor do que o Ti cp e a liga Ti-5Zr apresentou microdureza significativamente maior do que os demais materiais. Não houve diferença na proliferação e na viabilidade celular entre os materiais. A avaliação da morfologia celular mostrou diferença na proporção de células nos diferentes estágios de desenvolvimento nos períodos de 2 e 12 horas, mas não em 24 horas. O Ti cp apresentou microestrutura do tipo feather-like com fase α, enquanto Ti-5Zr apresentou estrutura do tipo Widmanstätten com fase α e α´. As ligas Ti- 5Ta e Ti-5Ta-5Zr apresentaram as fases α, α´, α´´ e β, com arranjos lamelar e acicular, respectivamente. Os resultados deste estudo sugerem que as ligas estudadas apresentam potencial para aplicação em próteses dentárias, uma vez que suas propriedades biológicas foram semelhantes às do Ti cp, comprovado por proliferação, viabilidade e morfologia celular; e suas propriedades mecânicas, como resistência à abrasão, microdureza e resistência à tração foram satisfatórias, ainda que o módulo de elasticidade possa e deva ser melhorado. / The use of titanium in dentistry have increased due to its mechanical properties, biocompatibility, corrosion resistance and density. However, titanium has not been routinely used because of the difficulties related to casting technique. One of the options to solve these difficulties would be to develop new titanium alloys whose melting point was lower than cp Ti. So, the aim of this study was to evaluate the mechanical and biological properties and microstructure of experimental titanium alloys for prosthesis frameworks, after dental casting, comparing to cp Ti. The experimental alloys evaluated were Ti-5Zr(%w), Ti-5Ta(%w) and Ti-5Ta-5Zr(%w). The samples were cast by voltaic arc in argon atmosphere and vaccum/pressure injection. To evaluate the mechanical properties, dumbbell-shaped samples were submitted to tensile test, slab-shaped were submitted to flexure for modulus of elasticity evaluation, and stylus tips and disks were submitted to two-body wear test, evaluating the profile of the samples before and after the test to calculate vertical height loss. Disks were used for microhardness evaluation and microstructural observation. For the biological properties evaluation, SCC9 cells were cultured in D-MEM/HF12 supplemented on the disks and wells without disks were used as control. After 1, 4, 7, 10 and 14-day period, cell proliferation was measured by MTT method. After 7 days, cell viability was evaluated after Trypan blue marking and counting in a hemacytometer. Cell morphology was evaluated in 2, 12 and 24-hour periods examining, in fluorescence microscope under epifluorescence, actin cytoskeleton and cell nuclei, using, respectively, phalloidin and DAPI. The results were submitted to statistical analysis and Ti-5Ta alloy presented ultimate tensile strength lower than the others and modulus of elasticity statistically lower than cp Ti, but no different to the other experimental alloys. In relation to wear resistance, the experimental alloys presented wear significantly lower than cp Ti and the Ti-5Zr alloy presented microhardness greater than other materials. Cell morphology evaluation showed difference in the proportion of cells in the different stages in 2 and 12-hour periods, but not in 24. The cp Ti presented feather-like structure with α phase while Ti-5Zr presented a Widmanstätten structure with α and α´ phases. The Ti-5Ta and Ti-5Ta-5Zr alloys presented α, α´, α´´ and β phases with lamellar and acicular structures, respectively. The results of this study suggest that the studied alloys could be applied in dental prosthesis, once their biological properties were similar to cp Ti in cell proliferation, viability and morphology; and their mechanical properties, like wear resistance, microhardness and ultimate tensile strength were ideal, although the modulus of elasticity can and should be improved.

Foram realizados ensaios tribológicos de deslizamento do par Si3N4-Al2O3, lubrificado com água, na configuração esfera contra disco, sendo a esfera de nitreto de silício e o disco de alumina para investigar a influência da velocidade de deslizamento, da carga aplicada e da temperatura no coeficiente de atrito. As esferas de nitreto de silício e os discos de alumina foram caracterizados determinando-se: densidades, dureza Vickers, módulo de elasticidade e tenacidade à fratura. Os ensaios foram realizados com rugosidade inicial nos discos de Rrms = 352 nm. O regime de ultra baixo coeficiente de atrito (UBCA, &#956; < 0,01) foi atingido após um período de running-in de aproximadamente uma hora e o coeficiente de atrito ficou na faixa de &#956; = 0,008 a &#956; = 0,002. Os resultados mostraram que este sistema deslizante tem características hidrodinâmicas, pois o coeficiente de atrito diminuiu com o aumento da velocidade de deslizamento. Uma variação suave da carga aplicada fez com que o coeficiente de atrito permanecesse no regime de UBCA, com a carga aplicada variando de 54 N até 94 N. Em temperaturas menores ou iguais a 11°C o sistema não atingiu o regime de UBCA e o coeficiente de atrito final ficou da ordem de centésimos. Foi observado o fenômeno de UBCA em temperaturas de 30 e 40°C. No entanto, nestas temperaturas, a baixa viscosidade da água não deveria permitir que o sistema atingisse o regime de UBCA. A análise dos dados possibilitou inferir que durante o regime de UBCA o sistema desliza num regime de lubrificação mista, sendo lubrificação hidrodinâmica, devido ao filme de água, somada a lubrificação limite, devido às camadas hidratadas formadas nas superfícies das cerâmicas. Os resultados mostraram que a temperatura influencia no desgaste das cerâmicas. A determinação do volume desgastado possibilitou observar que durante os ensaios a alumina sofre menos desgaste que o nitreto de silício e que o desgaste de ambas cerâmicas aumenta com o aumento da temperatura. / Tribological tests were conducted in a ball on disk setup, using water as lubricant. Were used a silicon nitride ball and alumina disk. The tests were conducted to investigate the effects of sliding speed, applied load and temperature on friction coefficient. The silicon nitride balls and alumina disks were characterized by determining density, Vickers hardness, elastic modulus and fracture toughness. The tests were conducted with initial roughness on the disk surface of 352 nm. The ultra low friction coefficient regime (ULFC, &#956; < 0.01) was reached after a running-in period of approximately one hour and the friction coefficient remains in the range of &#956; = 0.008 a &#956; = 0.002 during this steady state regime. The results showed that this sliding system has hydrodynamic characteristics, because the friction coefficient decreased with increasing of the sliding speed. With an smooth variation of the applied load the system remained in the ULFC regime, when the applied load varied from 54 N up to 94 N. At temperatures below or equal to 11°C the system did not reach the ULFC regime and the final friction coefficient was the order of hundredths. We observed the ULFC phenomenon at temperatures of 30 and 40°C. However, at these temperatures, the water viscosity is low and should not allow the system to reach the ULFC regime. The data analysis allowed infer that during the ULFC regime the system slides with a mixed lubrication regime, hydrodynamic plus limitrofe, the first due to water film and the second due to the hydrated layer formed on the ceramics surfaces. The results showed a influences of temperature in the ceramics wear. The results of the worn volume allowed to observe that during the tests alumina suffers less wear than the silicon nitride, and the ceramics wear increases with increasing temperature.

A constante busca por motores com maior eficiência energética, requer a introdução de novos materiais ou inovações nas rotas de fabricação dos materiais existentes. O presente trabalho busca, a partir de rotas de tratamento térmico, soluções para minimizar o desgaste originado no contato entre corpos metálicos em componentes submetidos a altas pressões de contato em regime lubrificado. A modificação microestrutural a partir de tratamentos térmicos originou matriz martensítica relativamente dura com uma dispersão refinada de nódulos esféricos de grafita, que atuariam como lubrificantes sólidos. O estudo baseou-se em dois ferros fundidos (cinzento e branco) submetidos a tratamentos de austenitização seguidos de tempera em óleo e revenimento em diferentes tempos. Ensaios de dilatometria foram efetuados nos dois materiais para estudar a cinética de grafitização secundaria sob diferentes condições de tratamento térmico. As propriedades mecânicas foram avaliadas por medidas de dureza Vickers das amostras tratadas termicamente. Amostras de ferro fundido cinzento e de branco modificado por tratamentos térmicos foram ensaiadas em teste de desgaste por deslizamento, com intuito de avaliar a influência de modificações na superfície no coeficiente de atrito. / The constant search for engines with higher energy efficiency requires the development of new materials or manufacturing innovations on the routes of existing materials. In the present work, heat treatment routs were investigated to minimize wear originated at the contact between metallic bodies into components subjected to high contact pressures in lubricated regime. Microstructural modification from heat treatments yielded relatively hard martensitic matrix with a fine dispersion of spherical graphite nodules, which act as solid lubricants. The study was based on two cast iron (gray and white) undergoing treatments of soaking (austenitizing) followed by quenching in oil and tempering at different times. Dilatometry tests were performed on both materials to study the kinetics of secondary graphitization under different heat treatment conditions. Mechanical properties were evaluated from Vickers hardness of the thermally treated samples. Samples of gray cast iron and white modified by heat treatments were tested in sliding wear test, in order to assess the influence of changes in the surface friction coefficient.

O processo de estampagem é influenciado por diferentes variáveis, tais como, propriedades mecânicas e rugosidade da chapa, lubrificação do blank, coeficiente de atrito entre o blank e a ferramenta, parâmetros da prensa (força relativamente constante e velocidade), bem como variações nas ferramentas de conformação (deformação elástica). Este trabalho se dedica a investigação da influência do atrito entre a ferramenta e o blank. Em particular, será investigado o desenvolvimento de padrões artificiais de rugosidade de chapas metálicas (textura de superfície). O foco do presente trabalho é o estudo, em condições industriais, da inter-relação entre topografia superficial caracterizada pelos parâmetros de rugosidade 2D e 3D e estampabilidade de chapas de aço para painéis automotivos. Diferentes texturas superficiais de chapas de aço foram analisadas em termos de estampabilidade (medido pelo deslocamento do blank durante a estampagem) e tentativamente relacionadas com os parâmetros de rugosidades (2D e 3D) obtidos na chapa antes de estampar. Algumas tendências relevantes foram estabelecidas entre estes parâmetros. Os resultados aqui apresentados estão em concordância com publicações recentes mostrando uma clara relação entre estes parâmetros e que trabalhos futuros são necessários. / The stamping process is influenced by several variables such as sheet mechanical properties and roughness, blank lubrication, friction coefficient, press parameters (press force and speed), as well as variations in the forming tools (elastic strain). This work is dedicated to study the influence of friction between the tool and the blank. In this sense, it is necessary to study the development of artificial roughness patterns of sheet metals (surface textures). The aim of this research work is to study the inter-relationship, using the surface topography characterized by 2D and 3D roughness parameters and the formability of steel sheets for automotive panels. Different surface textures of sheet metal have been evaluated in terms of formability (measured by material flow during the process stamping) and tentatively related to roughness parameters (2D and 3D) obtained in the sheet metal prior to stamping. Some relevant tendencies have been established amongst these parameters. The results presented here are in accordance with other recently published research work showing that there is a clear relationship between these parameters, and that further detailed studies are needed.

A utilização do titânio em odontologia tem aumentado devido suas propriedades mecânicas, biocompatibilidade, resistência à corrosão e baixo peso específico. Entretanto, o uso do titânio em próteses ainda não é rotineiro em virtude de dificuldades no processo de fundição. Uma das maneiras de superar estas dificuldades seria através do desenvolvimento de novas ligas cujo ponto de fusão fosse inferior ao do Ti cp. O objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades mecânicas, biológicas e microestrutura de ligas experimentais de titânio para utilização em estruturas metálicas de próteses dentárias, após fundição odontológica, comparando-as ao Ti cp. As ligas experimentais avaliadas foram Ti-5Zr(%p), Ti-5Ta(%p) e Ti-5Ta-5Zr(%p). Os corpos-de-prova foram fundidos por arco voltaico em atmosfera de argônio e injeção por vácuo-pressão. Para avaliação das propriedades mecânicas, corpos-deprova em forma de halteres foram submetidos a ensaios de tração, barras foram submetidas a ensaios de flexão para avaliação do módulo de elasticidade, e hemi-esferas e discos foram submetidos ao teste de desgaste de dois corpos, sendo o perfil das amostras avaliado antes e após o teste para cálculo da perda de altura vertical. Discos foram utilizados para avaliação da microdureza e para caracterização microestrutural. Para avaliação das propriedades biológicas, células SCC9 foram cultivadas em meio de cultura D-MEM/HF12 suplementado sobre discos e poços sem discos foram usados como controle. Após períodos de 1, 4, 7, 10 e 14 dias, foi avaliada a proliferação celular pelo método histoquímico MTT. Aos 7 dias foi avaliada a viabilidade celular após marcação com azul de Trypan e contagem em hemocitômetro. A morfologia celular foi avaliada às 2, 12 e 24 horas através da visualização, em microscópio de fluorescência por epiluminação, do citoesqueleto de actina e dos núcleos, usando, respectivamente, faloidina e DAPI. Os resultados foram submetidos a testes estatísticos e a liga Ti-5Ta apresentou resistência à tração menor que as demais e módulo de elasticidade significativamente menor do que o Ti cp, embora não diferente das demais ligas experimentais. Com relação à resistência à abrasão, as ligas experimentais apresentaram desgaste significativamente menor do que o Ti cp e a liga Ti-5Zr apresentou microdureza significativamente maior do que os demais materiais. Não houve diferença na proliferação e na viabilidade celular entre os materiais. A avaliação da morfologia celular mostrou diferença na proporção de células nos diferentes estágios de desenvolvimento nos períodos de 2 e 12 horas, mas não em 24 horas. O Ti cp apresentou microestrutura do tipo feather-like com fase &alpha;, enquanto Ti-5Zr apresentou estrutura do tipo Widmanstätten com fase &alpha; e &alpha;´. As ligas Ti- 5Ta e Ti-5Ta-5Zr apresentaram as fases &alpha;, &alpha;´, &alpha;´´ e &beta;, com arranjos lamelar e acicular, respectivamente. Os resultados deste estudo sugerem que as ligas estudadas apresentam potencial para aplicação em próteses dentárias, uma vez que suas propriedades biológicas foram semelhantes às do Ti cp, comprovado por proliferação, viabilidade e morfologia celular; e suas propriedades mecânicas, como resistência à abrasão, microdureza e resistência à tração foram satisfatórias, ainda que o módulo de elasticidade possa e deva ser melhorado. / The use of titanium in dentistry have increased due to its mechanical properties, biocompatibility, corrosion resistance and density. However, titanium has not been routinely used because of the difficulties related to casting technique. One of the options to solve these difficulties would be to develop new titanium alloys whose melting point was lower than cp Ti. So, the aim of this study was to evaluate the mechanical and biological properties and microstructure of experimental titanium alloys for prosthesis frameworks, after dental casting, comparing to cp Ti. The experimental alloys evaluated were Ti-5Zr(%w), Ti-5Ta(%w) and Ti-5Ta-5Zr(%w). The samples were cast by voltaic arc in argon atmosphere and vaccum/pressure injection. To evaluate the mechanical properties, dumbbell-shaped samples were submitted to tensile test, slab-shaped were submitted to flexure for modulus of elasticity evaluation, and stylus tips and disks were submitted to two-body wear test, evaluating the profile of the samples before and after the test to calculate vertical height loss. Disks were used for microhardness evaluation and microstructural observation. For the biological properties evaluation, SCC9 cells were cultured in D-MEM/HF12 supplemented on the disks and wells without disks were used as control. After 1, 4, 7, 10 and 14-day period, cell proliferation was measured by MTT method. After 7 days, cell viability was evaluated after Trypan blue marking and counting in a hemacytometer. Cell morphology was evaluated in 2, 12 and 24-hour periods examining, in fluorescence microscope under epifluorescence, actin cytoskeleton and cell nuclei, using, respectively, phalloidin and DAPI. The results were submitted to statistical analysis and Ti-5Ta alloy presented ultimate tensile strength lower than the others and modulus of elasticity statistically lower than cp Ti, but no different to the other experimental alloys. In relation to wear resistance, the experimental alloys presented wear significantly lower than cp Ti and the Ti-5Zr alloy presented microhardness greater than other materials. Cell morphology evaluation showed difference in the proportion of cells in the different stages in 2 and 12-hour periods, but not in 24. The cp Ti presented feather-like structure with &alpha; phase while Ti-5Zr presented a Widmanstätten structure with &alpha; and &alpha;´ phases. The Ti-5Ta and Ti-5Ta-5Zr alloys presented &alpha;, &alpha;´, &alpha;´´ and &beta; phases with lamellar and acicular structures, respectively. The results of this study suggest that the studied alloys could be applied in dental prosthesis, once their biological properties were similar to cp Ti in cell proliferation, viability and morphology; and their mechanical properties, like wear resistance, microhardness and ultimate tensile strength were ideal, although the modulus of elasticity can and should be improved.

A soldagem altera as propriedades mecânicas dos aços ligados ao níquel, em especial seu desempenho em aplicações criogênicas. Assim, este trabalho apresenta um estudo sobre a soldabilidade metalúrgica do aço com 9% níquel e tem como objetivos: identificar se a fragilização em temperatura abaixo da temperatura Ac3 ocorre em ZACs com dois e três ciclos térmicos simulados fisicamente; analisar as características da junta soldada pelo processo de soldagem por atrito linear com mistura e os efeitos da soldagem multipasse; e analisar a influência dos passes de enchimento e acabamento sobre o comportamento mecânico da ZAC da raiz de uma junta soldada pelo processo de soldagem MIG/MAG. Destacam-se entre os resultados da simulação física da ZAC: as amostras que tiveram a temperatura máxima abaixo da temperatura Ac1, no terceiro ciclo térmico, não apresentaram o efeito de redução da energia absorvida no ensaio Charpy V; a fração volumétrica de austenita retida não aumenta a quantidade de energia absorvida no ensaio Charpy V para as amostras que tiveram a temperatura máxima do segundo ciclo térmico abaixo da temperatura Ac3 (723°C); e a correlação linear múltipla sugere um modelo empírico, baseado nos dados deste trabalho, onde os fatores de fração volumétrica do microconstituinte martensita-austenita, fração volumétrica de austenita retida e tamanho de grão são mais relevantes para a quantidade de energia absorvida no ensaio Charpy V. Destacam-se entre os resultados da soldagem por atrito linear: a energia absorvida no ensaio Charpy V da zona misturada do primeiro cordão (CP1) é menor que o metal de base; o segundo cordão gera duas regiões na zona misturada do primeiro cordão, que tendem a aumentar a energia absorvida no ensaio Charpy V; os valores de energia absorvida no ensaio Charpy V apresentam correlações lineares simples com a microdureza, a fração volumétrica do microconstituinte martensita-austenita e com o tamanho de grão. Destacam-se entre os resultados da soldagem com MIG/MAG: A soldagem do aço com 9% de níquel com a liga Inconel 625 gera uma zona não misturada entre o metal de solda e a ZAC; a amostra com todos os passes de solda (CP3) apresenta a menor energia absorvida no ensaio Charpy V entre todos os experimentos; e a trinca, no ensaio Charpy V, propaga na zona não misturada no CP1 e no CP2, que tiveram as maiores energias absorvidas no ensaio Charpy. O CP3 apresenta propagação de trinca na linha de fusão e possui a menor energia absorvida no ensaio Charpy V. / Welding modify the mechanical properties of nickel steels, especially their performance in cryogenic applications. Thus, this work presents a study on the metallurgical weldability of 9% nickel steel and its objectives are: identify if the embrittlement in temperature below the Ac3 temperature occurs in HAZs with two and three thermal cycles simulated physically; analyze the characteristics of the joint welded by friction stir welding process and the effects of multipass welding; and analyze the influence of the filling and finishing passes on the mechanical behavior of HAZ from the root of a joint welded by the GMAW welding process. The results of the physical simulation of the HAZ were: the samples that had the maximum temperature below the temperature Ac1, in the third thermal cycle, did not present the effect of reduction of the energy absorbed in the Charpy V test; the retained austenite volumetric fraction does not increase the amount of energy absorbed in the Charpy V test for the samples having the maximum temperature of the second thermal cycle below the Ac3 temperature (723 °C); and the multiple linear correlation suggests an empirical model, based on the data of this work, where the volumetric fraction factors of the martensite-austenite microconstituent, retained austenite volumetric fraction and grain size are more relevant for the amount of energy absorbed in the Charpy V test. The FSW welding highlights results: the energy absorbed in the Charpy V test of the mixed zone of the first pass (CP1) is smaller than the base metal; the second pass generates two regions in the mixed zone of the first pass, which tend to increase the energy absorbed in the Charpy V test; the values of energy absorbed in the Charpy V test show simple linear correlations with the microhardness, the volumetric fraction of the martensite-austenite microconstituent and with the grain size. The GMAW welding highlights results: welding of the steel with 9% nickel with the Inconel 625 alloy makes an unmixed zone between the weld metal and the HAZ; the sample with all weld passes (CP3) shows the lowest energy absorbed in the Charpy V test among all the experiments; and the crack, in the Charpy V test, propagates in the unmixed zone in CP1 and CP2, which had the highest energies absorbed in the Charpy test. The CP3 shows crack propagation in the melting line and has the lowest energy absorbed in the Charpy V test.

O interesse em escoamento bifásico líquido-líquido aumentou recentemente, em especial devido às grandes perdas de energia envolvidas no transporte de petróleo, onde comumente uma mistura bifásica óleo-água é deslocada ao longo de grandes distancias. Embora este tipo de escoamento seja comum na indústria, não existem tantos trabalhos na literatura quanto os relacionados ao escoamento gás-líquido. Alguns estudos sobre escoamentos óleo-água reportam uma redução de atrito em dispersões e emulsões em regime turbulento sem adição de qualquer tipo de substancia química, mas a física por trás do fenômeno ainda não é bem compreendida. Neste trabalho, foi estudado o padrão de escoamento disperso óleo-água em tubulação horizontal, visando a obtenção de novos dados experimentais e um melhor entendimento do fenômeno de redução de atrito. Uma série de parâmetros considerados importantes para a caracterização do escoamento foi investigada: queda de pressão, fração volumétrica e sub-padrões de escoamento disperso. Apresentam-se dados de distribuição das fases e fração volumétrica in situ, obtidos através de um moderno sensor intrusivo, do tipo wire-mesh, baseado em medidas de capacitância (permissividade). Câmera de alta velocidade e técnica das válvulas de fechamento rápido foram utilizadas para validar os sinais do sensor. Um modelo prospectivo simplificado foi desenvolvido como uma tentativa de explicar a ocorrência do fenômeno de redução de atrito no padrão disperso óleo-água estudado. O modelo sugere que a presença de uma fina película de água rente a parede hidrofílica/oleofóbica do tubo poderia explicar a diminuição no gradiente de pressão bifásico observada. / The interest in two-phase liquid-liquid flow has increased recently mainly due to the petroleum industry where oil and water are often produced and transported together for long distances and the significant frictional pressure gradient involved. Liquid-liquid flows are present in a wide range of industrial processes; however, they have not been studied as intensively as gas-liquid flows. Drag reduction phenomenon in oil-water flows without the addition of any drag reduction agent has been detected in previous works, but the physics behind the phenomenon is yet not well understood. The aim of the research was to study the dispersed oil-water flow pattern in a horizontal pipe in order to better understand the phenomenon and the obtaining of new experimental data of oil-water dispersed flows. Important issues related to oil-water pipe flow were investigated: pressure drop, volume fraction and flow patterns. Phase distribution and holdup data were obtained by a new wire-mesh sensor based on capacitance (permittivity) measurements. A high-speed video camera and the Quick-Closing-Valves technique were used to compare and validate the signals of the wire-mesh sensor. A simplified mathematical model was proposed to explain the drag reduction phenomenon in the oil-water dispersed flow studied. The model suggests that the presence of a thin water film between the homogenously dispersed flow and the pipe wall could explain the observed decreases of the two-phase pressure gradient.

O processo de soldagem por atrito linear com mistura (FSW) é uma técnica recente para a soldagem no estado sólido de materiais, em particular para o alumínio e suas ligas. O processo foi inventado na Inglaterra em 1991. Neste processo, as partes a serem soldadas são fixadas e uma ferramenta especial realiza a soldagem de forma contínua. A ferramenta possui uma velocidade de rotação e, durante a sua translação, o material é misturado no estado sólido e, conseqüentemente, soldando as duas partes. A junta soldada por FSW de alumínio AA 6063-T6, com espessura de 3 mm foi caracterizada. A soldagem foi realizada com uma rotação da ferramenta de 710 rpm e com uma velocidade de translação de 5,3 mm/s. A ferramenta empregada é do tipo three flats, com diâmetro do ombro de 14 mm, diâmetro do pino de 3 mm e com ângulo de 90° com relação à horizontal. Os corpos de prova foram soldados em três condições: um passe, dois passes e dois passes com inversão de rotação do pino. Após a soldagem foram realizados os seguintes tratamentos térmicos: solubilização, envelhecimento e recozimento. A junta soldada foi caracterizada por macrografias, micrografias, microdureza, ensaios de calorimetria diferencial e EBSD. Os resultados mostraram que existem ZTMAs diferentes conforme a condição dos de passes. O número de passes tem influência nas componentes da textura alterando de Cubo para Latão e para Goss + Cobre. Os tratamentos térmicos de envelhecimento e recozimento produziram as maiores e menores durezas do cordão, respectivamente. Foi observada a sinergia entre os fatores número de passes e região do cordão no tamanho de grão do cordão. O lado de retrocesso, após o tratamento térmico, apresentou os grãos mais finos. / Friction stir welding (FSW) is a recent process for aluminium welding in solid state. This process was invented in England in 1991. The welding process is done with a special rotating tool that travels along the joint while the parts are fixed. The tool has a speed and a rotation and during its translation the material mixtures in solid state and the joint occurs. The objective of this paper is to show the metallurgical and mechanical characteristics of a 3 mm thick Aluminum AA 6063 T6 plate welded joint. The tool rotation speed was 710 rpm and the translation speed was 5.3 mm/s. The type of the tool used was three flats, with a shoulder diameter of 14mm and pin diameter of 3mm and perpendicular to the plate. The samples were welded in three conditions: one pass, two passes and two passes with pin rotation inversion in the second pass. The welded samples were also submitted to solution heat treatment, solution heat treatment followed by aging and annealing heat treatments. The welded joint was studied with these main experimental techniques: optical and scanning electron microscopy, microhardness, differential scanning calorimetry and electron backscatter diffraction for texture analysis. The results showed different TAZs according to the welding conditions. The number of passes has influence over the texture components changing from Cube to Brass and to Goss + Copper. The aging and solution heat treatments showed the highest and the lowest hardness, respectively. Synergy between the welding conditions and weld region was observed for the grain size results. The retreating side produced the finest grains after heat treating.

A presente dissertação trata de um estudo teórico-experimental sobre a perda de pressão em canais de diâmetro reduzido durante escoamento bifásico de refrigerantes halogenados. Trocadores de calor baseados na ebulição convectiva, em condições de micro-escala são amplamente estudados devido à intensificação da troca de calor proporcionada e a possibilidade de compactação de sistemas de resfriamento. Proporcionam também a redução do inventário de refrigerante e do material utilizado no processo de fabricação do trocador. Porém, o incremento da transferência de calor é acompanhada pelo aumento da perda de pressão, parâmetro também fundamental para o desempenho do sistema. Para o projeto satisfatório e otimizado destes dispositivos são necessários métodos de previsão de transferência de calor e perda de pressão. Entretanto, no caso de canais de diâmetro reduzido, tais ferramentas não encontram-se disponíveis e trocadores de calor baseados em escoamentos bifásicos no interior de canais de diâmetro reduzido vêm sendo desenvolvidos heuristicamente. Desta forma, inicialmente neste estudo, realizou-se uma revisão crítica da literatura envolvendo critérios de transição entre padrões de escoamento, fração de vazio superficial, perda de pressão no interior de canais com diâmetro reduzido durante escoamento bifásico e os principais métodos de estimativa da perda de pressão para macro e micro-escala. Resultados experimentais para perda de pressão levantados neste estudo em condições adiabáticas para os fluidos R245fa e R134a e tubo com 1,1 mm de diâmetro interno foram descritos e comparados aos métodos preditivos encontrados na literatura. Finalmente um novo método da previsão da perda de pressão foi proposto baseado na correlação de Müller-Steinhagen e Heck (1986), ajustando os valores do coeficiente e do expoente com base nos resultados experimentais levantados. / A theorical and experimental study on two-phase pressure drop inside micro-scale channels has been developed. Recently, the study of flow boiling in micro-scale channel have received special attention from academia and industry due to several advantages that they offer such as minimization of fluid inventory, high degree of compactness of the heat exchangers, better performance and the capacity of dissipate extremely high heat fluxes. The significant heat transfer coefficient enhancement provided by micro-scale channels comes together with a huge pressure drop penalty that impacts the efficiency of the overall cooling system. So, accurate predictive methods to evaluate the pressure drop are necessary for the appropriate design of the system and for its optimization. In the present study, firstly, a critical review on studies from literature was performed that covers criteria of transition between micro- and macro-scale flow boiling, void fraction, frictional pressure drop on micro-scale channels and the leading frictional pressure drop predictive methods. Experimental pressure drop results were acquired under adiabatic conditions for R245fa and R134a fluids and internal diameter tube of 1.1 mm. Then, the leading pressure drop predictive methods were compared against the present database. Also a new correlation based on Muller-Steinhagen e Heck (1986) method was proposed in this work by adjusting new empirical constants based on the present database together with previous results obtained by Tibiriçá et al. (2011) for a 2.3 mm ID tube.