Orientador: Simonides Consani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-02T02:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tavares_StenyoWanderley_M.pdf: 2072132 bytes, checksum: 215a47b34a05fea5327eb5f528387e73 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O objetivo desta pesquisa foi avaliar a resistência ao cisalhamento de bráquetes reciclados, por meio de métodos que envolvem o jateamento com óxido de alumínio, o desgaste com ponta abrasiva de carboneto de silício e por empresa especializada. Foram utilizados 50 pré-molares humanos, extraídos com finalidade ortodôntica, nos quais foi feitas a colagem de bráquetes (Dental Morelli S2C-03Z) com resina composta quimicamente ativada (Concise Ortodôntico). Os dentes foram separados em 5 grupos de 10 unidades. No grupo I (controle), os bráquetes foram colados de acordo com a técnica de rotina, após condicionamento ácido do esmalte. Nos grupos II, III e IV os bráquetes foram recolados após reciclagem, respectivamente por jateamento de óxido de alumínio (90 micrometros), desgaste com ponta abrasiva de carboneto de silício e reciclagem especializada (Abzil-Lancer). No grupo V, bráquetes novos foram colados sobre esmalte, onde anteriormente existia bráquete fixado. Os testes de cisalhamento foram efetuados numa máquina Instron, com velocidade de 0,5 mm/minuto e os resultados submetidos à análise de variância e ao teste de Tukey (5 %). A média de resistência ao cisalhamento do grupo controle foi de 0,52 kgf/mm2; nos bráquetes reciclados através do jateamento de óxido de alumínio (90 micrometros) foi de 0,34 kgf/mm2; nos bráquetes reciclados através da empresa especializada foi de 0,28 kgf/mm2; nos bráquetes reciclados através da pedra de carboneto de silício foi de 0,14 kgf/mm2; nos bráquetes novos colados foi de 0,43 kgf/mm2. Concluiu-se que: 1) não houve diferença estatística significante entre bráquetes reciclados através do óxido de alumínio e bráquetes novos colados sobre esmalte, onde anteriormente mantinha bráquete fixado; 2) A resistência ao cisalhamento de bráquetes reciclados com pedra abrasiva de carboneto de silício foi estatisticamente menor quando comparado aos bráquetes reciclados com jato de óxido de alumínio; 3) Bráquetes reciclados com jato de óxido de alumínio mostraram resistência ao cisalhamento com similaridade estatística, aos bráquetes reciclados por empresa especializada; 4) Bráquetes reciclados por empresa especializada apresentaram menores valores de resistência ao cisalhamento, com diferença estatística significativa quando comparados aos bráquetes do grupo controle / Abstract: The aim of this research was to evaluate recycled brackets strength shear through methods wich involves aluminium oxide blaster, sylicon carbonate abrasive point grinding and specialized enterprise. It was used 50 human bicuspids, whom it was accomplished brackets bondings with composite resin chemically activated. Teeth were separated in 5 groups of 10 tooth. In group I (Control), brackets after enamel acid conditioning. In Groups II, III and IV brackets were rebonded after recycling, respectively, by aluminium oxide blaster, sylicon carbonate abrasive point grinding and specialized recycle. In Group V, new brackets were fixed. Shear tests were consummated in the Instron machine, with 0,5 mm/minute speed and results were submitted to analysis of variance and Tukey test (5%). The mean of strength shear of controI group was of 0.52 kgf/mm2; in recycled brackets by aluminium oxide blaster it was of 0.34 kgf/mm2; in recycled brackets by specialized company it was of 0.28 kgf/mm2; in recycled brackets by sylicon carbonate abrasive point it was of 0.14 kgf/mm2; in new brackets bonded it was of 0.43 kgf/mm2. The author conclued that : 1) there was not significant statistical difference between recycled brackets by aluminium oxide and new brackets bonded on the enamel, where previously it had a brackets fixed; 2) The brackets recycled strength shear with sylicon carbonate point is lower statistical when compared to blaster aluminum oxide recycled brackets; 3) blaster aluminum oxide recycled brackets showed strength shear with statistical similarity to specialized company recycled brackets; 4) specialized company recycled brackets showed lower valors strength shear with statistical difference when compared group control brackets / Mestrado / Ortodontia / Mestre em Odontologia

A presente Tese de Doutorado analisa as modificações induzidas por prensagem isostática a quente (HIP) após a sinterização na resistência à fadiga de compósitos de metal duro com partículas de carboneto de tamanho médio na faixa de 0,6 a 2,0 ?m. A correlação entre a redução de porosidade no processo de prensagem isostática a quente e o aumento de resistência à ruptura transversal é bem conhecida. No entanto, existem questões em relação à eficácia deste processo no aumento da resistência à fadiga, devido à existência de outras imperfeições na microestrutura do material. Um aumento maior na resistência transversal é reportado na literatura para temperaturas de HIP acima do ponto eutético da liga. Os experimentos foram realizados em dois níveis diferentes de pressão de HIP, simulando condições de processo que existem em fornos de média e alta pressão (5,4 MPa e 150 MPa). Também são analisadas duas condições de temperatura de sinterização, 1.350ºC e 1.430ºC. A análise das diferentes condições de processamento mostra que a microestrutura mais homogênea, praticamente sem presença de lagos de cobalto, foi obtida a 1.430°C de temperatura de sinterização e de HIP. Esta condição de processamento resultou em melhores valores de resistência mecânica (estática e dinâmica). As diferenças de microestrutura e propriedades mecânicas obtidas nas duas condições de pressão de HIP (5,4 MPa e 150 MPa) são pouco significativas, tendo maior impacto a correlação entre a microestrutura e propriedades mecânicas em função dos diferentes ciclos de temperatura e tempo de sinterização. A análise das superfícies de fratura do material em fadiga indica uma importante influência de defeitos microestruturais, como regiões alinhadas da fase ? entre grãos de carboneto de tungstênio na iniciação e na propagação da trinca de fratura. / The present Thesis evaluates modifications induced by hot isostatic pressing (HIP) after sintering on fatigue strength of WC-11Co (in weight %) composites with sintered tungsten carbide grains of 0.6 to 2 ?m. The correlation between decreasing porosity due to hot isostatic pressing process and subsequent increase on transversal rupture strength is well known. Nevertheless, there are questions related to the efficiency of HIP process to increase fatigue strength, mainly due to the existence of microstructure defects besides porosity. An increase on transversal rupture strength is reported in the literature for HIP temperatures above the eutectic point of the composite. Experiments were carried out at two different levels of HIP pressure (5.4 and 150 MPa) covering conditions existing on medium and high pressure furnaces. Two temperatures were also evaluated (1,350 and 1,430°C). The analysis of different processing conditions shows that a more uniform microstructure, without the presence of cobalt lakes, was obtained at a sintering and HIP temperature of 1,430°C. This processing condition also resulted in better statical and dynamical mechanical properties. Microstructure and mechanical properties obtained at two different HIP pressure conditions (5.4 and 150 MPa) were rather similar. Major changes in microstructure and mechanical properties were found as a function of different cycles of temperature and sintering time. Fatigue fracture surfaces were evaluated revealing major influence of microstructural defects such as regions of aligned ? phase where crack initiation and fracture propagation are favored.

A operação de uma turbina hidráulica para hidrogeração alocada em um rio com sedimentos pode levar ao desgaste erosivo e, consequentemente, manutenção prematura do componente. Visando mitigar esse problema, em geral, aplicam-se revestimentos que aumentam a vida útil das turbinas, mas não eliminam o desgaste erosivo ocorrido, o que leva à necessidade de reparo do componente. O reparo se inicia com a remoção do revestimento remanescente e reconstituição da geometria por solda, para então, reaplicação de um novo revestimento. Nem sempre as regiões afetadas são grandes, o que possibilitaria a aplicação de um reparo por soldagem e também reparo de revestimento localizado na turbina. O reparo sobre o revestimento pode ser aplicado tanto na recuperação de componentes que sofrem desgaste erosivo, bem como, para consertar problemas ocorridos durante o processo de revestimento anterior. O presente trabalho visa compreender e verificar a possibilidade de reparo em um revestimento de WC-10Co-4Cr executado pelo processo de aspersão térmica HVOF (high velocity oxy fuel), bem como, suas limitações em desgaste erosivo. O estudo foca na preparação sobre um revestimento existente (remoção eletroquímica) e aplicação de uma nova camada. Como avaliação inicial o trabalho considerou o ensaio de desgaste erosivo, onde foi encontrado aumento de 22% na quantidade de material erodido nos corpos de prova com reparo. A observação e comparação dos corpos de prova com e sem reparo, utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), mostra que a diferença em desgaste está na delaminação entre camadas devido à falha coesiva, a qual pôde ser observada através do ensaio de adesão. A falha coesiva pode ser explicada com base em análise por EDS dos corpos de prova, por intermédio da qual foi verificado um aumento na quantidade de oxigênio e, consequentemente, presença de óxido na preparação superficial por remoção eletroquímica. / The operation of a hydraulic turbine for hydropower generation located in a river with sediments can lead to erosive wear, and, as a consequence, premature maintenance of the component. In order to minimize such problem, coatings are applied to increase turbine lifetime, but they do not eliminate erosive wear, which leads to the necessity of component repair. The repair starts with the removal of the remaining coating and reconstitution of the geometry by welding, and then reapplication of a new coating. The affected regions are not necessarily large, which would allow the application of a localized repair by welding and localized repair by coating. The coating repair can be applied in two situations: recovery of components with erosive wear and to fix problems during coating manufacturing. The present work aims to understand and verify the possibility of repair in a WC-10Co-4Cr coating performed by the thermal spraying HVOF process (high velocity oxy fuel), as well as, its limitations in erosive wear. This study focuses in the preparation of an existing coating (electrochemical removal) and application of new coating layers. The start point was an evaluation using an erosion test rig, which indicated an increase of 22% in material removal for the test samples with repair. Using scanning electron microscope (SEM), the test samples with and without repair were compared and showed a wear difference related to delamination between layers due to cohesive failure, which was also observed in the adhesion test. The cohesive failure can be explained by EDS, where it was found a high content of oxygen in the repaired zones, and, as a consequence, presence of oxide in the surface preparation by electrochemical removal.

A presente Tese de Doutorado analisa as modificações induzidas por prensagem isostática a quente (HIP) após a sinterização na resistência à fadiga de compósitos de metal duro com partículas de carboneto de tamanho médio na faixa de 0,6 a 2,0 ?m. A correlação entre a redução de porosidade no processo de prensagem isostática a quente e o aumento de resistência à ruptura transversal é bem conhecida. No entanto, existem questões em relação à eficácia deste processo no aumento da resistência à fadiga, devido à existência de outras imperfeições na microestrutura do material. Um aumento maior na resistência transversal é reportado na literatura para temperaturas de HIP acima do ponto eutético da liga. Os experimentos foram realizados em dois níveis diferentes de pressão de HIP, simulando condições de processo que existem em fornos de média e alta pressão (5,4 MPa e 150 MPa). Também são analisadas duas condições de temperatura de sinterização, 1.350ºC e 1.430ºC. A análise das diferentes condições de processamento mostra que a microestrutura mais homogênea, praticamente sem presença de lagos de cobalto, foi obtida a 1.430°C de temperatura de sinterização e de HIP. Esta condição de processamento resultou em melhores valores de resistência mecânica (estática e dinâmica). As diferenças de microestrutura e propriedades mecânicas obtidas nas duas condições de pressão de HIP (5,4 MPa e 150 MPa) são pouco significativas, tendo maior impacto a correlação entre a microestrutura e propriedades mecânicas em função dos diferentes ciclos de temperatura e tempo de sinterização. A análise das superfícies de fratura do material em fadiga indica uma importante influência de defeitos microestruturais, como regiões alinhadas da fase ? entre grãos de carboneto de tungstênio na iniciação e na propagação da trinca de fratura. / The present Thesis evaluates modifications induced by hot isostatic pressing (HIP) after sintering on fatigue strength of WC-11Co (in weight %) composites with sintered tungsten carbide grains of 0.6 to 2 ?m. The correlation between decreasing porosity due to hot isostatic pressing process and subsequent increase on transversal rupture strength is well known. Nevertheless, there are questions related to the efficiency of HIP process to increase fatigue strength, mainly due to the existence of microstructure defects besides porosity. An increase on transversal rupture strength is reported in the literature for HIP temperatures above the eutectic point of the composite. Experiments were carried out at two different levels of HIP pressure (5.4 and 150 MPa) covering conditions existing on medium and high pressure furnaces. Two temperatures were also evaluated (1,350 and 1,430°C). The analysis of different processing conditions shows that a more uniform microstructure, without the presence of cobalt lakes, was obtained at a sintering and HIP temperature of 1,430°C. This processing condition also resulted in better statical and dynamical mechanical properties. Microstructure and mechanical properties obtained at two different HIP pressure conditions (5.4 and 150 MPa) were rather similar. Major changes in microstructure and mechanical properties were found as a function of different cycles of temperature and sintering time. Fatigue fracture surfaces were evaluated revealing major influence of microstructural defects such as regions of aligned ? phase where crack initiation and fracture propagation are favored.

Neste trabalho, estudou-se a integridade superficial durante o torneamento de um ferro fundido nodular com carbonetos, considerando a heterogeneidade microestrutural (fração volumétrica, tamanho e morfologia de grafita e dos carbonetos) e os efeitos dos parâmetros de corte (avanço, velocidade de corte e profundidade de corte), baseados num planejamento fatorial fracionário 24-1. Este texto apresenta, numa primeira parte, uma revisão baseada em referências bibliográficas clássicas da engenharia de superfícies, na tentativa de definir os conceitos que compõem a integridade da superfície. Posteriormente, descrevem-se os resultados de ensaios preliminares, realizados com a finalidade avaliar os níveis do processo e os efeitos desses parâmetros na integridade da superfície. Finalmente, realizaram-se os ensaios de usinagem em corpos-de-prova de ferro fundido nodular com carboneto, nos diâmetros de 80 mm e 140mm. Durante os ensaios de torneamento empregaram-se duas velocidades de corte (60 m/min e 180 m/min), dois avanços (0,1 mm/rev e 0,3 mm/rev) e duas profundidades de corte (0,2 mm e 0,3 mm). Após os ensaios de usinagem, foram realizadas: a avaliação das propriedades do material usinado (dureza e microestrutura), a análise de topografia da superfície usinada mediante avaliação da rugosidade, e a avaliação da influência dos parâmetros de usinagem na rugosidade. Encontrou-se uma dependência estatisticamente significativa da variação nas propriedades mecânicas dos corpos-de-prova em função da microestrutura, e mostraram-se os efeitos dessas variações em termos da integridade da superfície usinada. / In this work, the surface integrity of a ductile cast iron with carbides was studied during turning operations, considering the microstructural heterogeneity (volume fraction, size and morphology of the graphite and carbides) and the effect of the machining parameters (feed, cutting speed and depth of cut), based on a fractional factorial design 24-1. This work presents, initially, a literature review based on classic works on surface engineering, as an attempt to define the main concepts of surface integrity. Later, the results of preliminary test are described, which were conducted in order to define the process levels and the effects of these levels on the surface integrity. Finally, turning tests were conducted on specimens of ductile iron with carbides, at diameters of 80 and 140 mm. Two cutting speeds (60 m/min and 180 m/min), two feeds (0,1 mm/rev and 0,3 mm/rev) and two depths of cut (0,2 mm and 0,3 mm) were selected during the tests. Machined specimens were analyzed in terms of the properties of the machined material (hardness and microstructure) and of the roughness of the machined surface. The effect of the machining parameters on the roughness was also studied. A statistically significant dependence was observed for the properties of the machined specimens as a function of the microstructure and the effect of these properties on the surface integrity is presented.

Neste trabalho, estudou-se a integridade superficial durante o torneamento de um ferro fundido nodular com carbonetos, considerando a heterogeneidade microestrutural (fração volumétrica, tamanho e morfologia de grafita e dos carbonetos) e os efeitos dos parâmetros de corte (avanço, velocidade de corte e profundidade de corte), baseados num planejamento fatorial fracionário 24-1. Este texto apresenta, numa primeira parte, uma revisão baseada em referências bibliográficas clássicas da engenharia de superfícies, na tentativa de definir os conceitos que compõem a integridade da superfície. Posteriormente, descrevem-se os resultados de ensaios preliminares, realizados com a finalidade avaliar os níveis do processo e os efeitos desses parâmetros na integridade da superfície. Finalmente, realizaram-se os ensaios de usinagem em corpos-de-prova de ferro fundido nodular com carboneto, nos diâmetros de 80 mm e 140mm. Durante os ensaios de torneamento empregaram-se duas velocidades de corte (60 m/min e 180 m/min), dois avanços (0,1 mm/rev e 0,3 mm/rev) e duas profundidades de corte (0,2 mm e 0,3 mm). Após os ensaios de usinagem, foram realizadas: a avaliação das propriedades do material usinado (dureza e microestrutura), a análise de topografia da superfície usinada mediante avaliação da rugosidade, e a avaliação da influência dos parâmetros de usinagem na rugosidade. Encontrou-se uma dependência estatisticamente significativa da variação nas propriedades mecânicas dos corpos-de-prova em função da microestrutura, e mostraram-se os efeitos dessas variações em termos da integridade da superfície usinada. / In this work, the surface integrity of a ductile cast iron with carbides was studied during turning operations, considering the microstructural heterogeneity (volume fraction, size and morphology of the graphite and carbides) and the effect of the machining parameters (feed, cutting speed and depth of cut), based on a fractional factorial design 24-1. This work presents, initially, a literature review based on classic works on surface engineering, as an attempt to define the main concepts of surface integrity. Later, the results of preliminary test are described, which were conducted in order to define the process levels and the effects of these levels on the surface integrity. Finally, turning tests were conducted on specimens of ductile iron with carbides, at diameters of 80 and 140 mm. Two cutting speeds (60 m/min and 180 m/min), two feeds (0,1 mm/rev and 0,3 mm/rev) and two depths of cut (0,2 mm and 0,3 mm) were selected during the tests. Machined specimens were analyzed in terms of the properties of the machined material (hardness and microstructure) and of the roughness of the machined surface. The effect of the machining parameters on the roughness was also studied. A statistically significant dependence was observed for the properties of the machined specimens as a function of the microstructure and the effect of these properties on the surface integrity is presented.

A operação de uma turbina hidráulica para hidrogeração alocada em um rio com sedimentos pode levar ao desgaste erosivo e, consequentemente, manutenção prematura do componente. Visando mitigar esse problema, em geral, aplicam-se revestimentos que aumentam a vida útil das turbinas, mas não eliminam o desgaste erosivo ocorrido, o que leva à necessidade de reparo do componente. O reparo se inicia com a remoção do revestimento remanescente e reconstituição da geometria por solda, para então, reaplicação de um novo revestimento. Nem sempre as regiões afetadas são grandes, o que possibilitaria a aplicação de um reparo por soldagem e também reparo de revestimento localizado na turbina. O reparo sobre o revestimento pode ser aplicado tanto na recuperação de componentes que sofrem desgaste erosivo, bem como, para consertar problemas ocorridos durante o processo de revestimento anterior. O presente trabalho visa compreender e verificar a possibilidade de reparo em um revestimento de WC-10Co-4Cr executado pelo processo de aspersão térmica HVOF (high velocity oxy fuel), bem como, suas limitações em desgaste erosivo. O estudo foca na preparação sobre um revestimento existente (remoção eletroquímica) e aplicação de uma nova camada. Como avaliação inicial o trabalho considerou o ensaio de desgaste erosivo, onde foi encontrado aumento de 22% na quantidade de material erodido nos corpos de prova com reparo. A observação e comparação dos corpos de prova com e sem reparo, utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), mostra que a diferença em desgaste está na delaminação entre camadas devido à falha coesiva, a qual pôde ser observada através do ensaio de adesão. A falha coesiva pode ser explicada com base em análise por EDS dos corpos de prova, por intermédio da qual foi verificado um aumento na quantidade de oxigênio e, consequentemente, presença de óxido na preparação superficial por remoção eletroquímica. / The operation of a hydraulic turbine for hydropower generation located in a river with sediments can lead to erosive wear, and, as a consequence, premature maintenance of the component. In order to minimize such problem, coatings are applied to increase turbine lifetime, but they do not eliminate erosive wear, which leads to the necessity of component repair. The repair starts with the removal of the remaining coating and reconstitution of the geometry by welding, and then reapplication of a new coating. The affected regions are not necessarily large, which would allow the application of a localized repair by welding and localized repair by coating. The coating repair can be applied in two situations: recovery of components with erosive wear and to fix problems during coating manufacturing. The present work aims to understand and verify the possibility of repair in a WC-10Co-4Cr coating performed by the thermal spraying HVOF process (high velocity oxy fuel), as well as, its limitations in erosive wear. This study focuses in the preparation of an existing coating (electrochemical removal) and application of new coating layers. The start point was an evaluation using an erosion test rig, which indicated an increase of 22% in material removal for the test samples with repair. Using scanning electron microscope (SEM), the test samples with and without repair were compared and showed a wear difference related to delamination between layers due to cohesive failure, which was also observed in the adhesion test. The cohesive failure can be explained by EDS, where it was found a high content of oxygen in the repaired zones, and, as a consequence, presence of oxide in the surface preparation by electrochemical removal.

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T10:48:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_LygiaMariaPolicarpio_M.pdf: 14529538 bytes, checksum: f34c04de7772ea86ea3d164ba7a34c41 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho explora a aplicação da tecnologia de metais semi-sólidos para a fabricação de compósitos de matriz metálica (CMM), e ainda a possibilidade de reciclagem de cavacos de usinagem para a produção destes materiais, buscando o desenvolvimento de uma engenharia de baixo custo. São empregados como matriz a liga AA7075, dada a grande geração de cavacos de usinagem na indústria aeronáutica, e SiC ou NiAl2O4 particulados como reforços. O processo é baseado na tixoconformação de misturas de cavacos e partículas de reforço; é esperada a penetração destas últimas em contornos de glóbulos, contendo líquido, no interior do cavaco no estado semi-sólido. São avaliados parâmetros de processo e sua influência na qualidade do produto, em particular na distribuição de reforço na matriz e interação matriz/reforço. Compósitos tixoconformados contendo 10, 20 e 30% em peso de SiC são avaliados mecanicamente através de ensaios de microindentação instrumentada e desgaste micro-abrasivo. Os resultados mostraram, de modo geral, a viabilidade do processo proposto para a fabricação de diferentes tipos de compósitos, o qual envolve procedimento simples e de reduzido custo, além de mostrar a possibilidade de produção de materiais com boas propriedades mecânicas a partir da reciclagem de cavacos, particularmente importante em uma indústria que envolve elevada demanda de energia, como a do Al. Os resultados indicaram que a qualidade geral do produto, em termos de distribuição do reforço e interação reforço/matriz dependem da adequada seleção dos parâmetros de processo: temperatura, tempo de aquecimento, pressão de tixoconformação. Entre as várias condições estudadas, as composições nas quais foi utilizado NiAl2O4 como reforço apresentaram melhores características microestruturais, com melhor interface entre matriz e reforço e baixa porosidade. Boa dispersão das partículas de reforço e baixa porosidade também foram observados para compósitos reforçados com SiC nos quais foram adicionadas partículas finas de silício e alumina / Abstract: This work explores the application of semi-solid technology to produce metal matrix composites, and also the possibility of using machining chips as raw material. The main aim is to develop a process inserted in a low cost engineering concept. To achieve this general objective, the alloy AA7075 is used as matrix, once a significant amount of rejected chips of this high resistance, low weight alloy is generated in the aeronautical industry. As reinforcing material, SiC or NiAl2O4 particles are used. The proposed process is based on the thixoforming of pre-compacted mixtures of chips and reinforcing particles; it is expected the penetration of reinforcing particles within the semi-solid, thixotropic material. It is analyzed the influence of processing parameters in the final quality of products, particularly in the reinforcement dispersion in the matrix and matrix/reinforcement interface. Thixoformed composites containing 10, 20 and 30% weight SiC are produced and evaluated concerning mechanical properties through indentation tests and micro wear. Results showed the general viability of producing composites by the proposed technique, based on a simple and low cost procedure. It was also shown the possibility of producing materials with good mechanical properties from recycled chips, which is particularly important in the high energy demanding Aluminium industry. Results showed the importance of choosing appropriate processing parameters (temperature, heating rate / soaking time and thixoforming pressure), to achieve desired product quality. Among the various conditions studied, the compositions in which NiAl2O4 was used as reinforcement showed better microstructural characteristics with better interface between matrix and reinforcement, and lower porosity. Good dispersion of the reinforcement particles and low porosity were also observed for SiC reinforced composites in which fine particles of silicon and alumina were added / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

O objetivo deste trabalho foi a obtenção de compósitos de matriz metálica (CMM) pela rota da metalurgia do pó, e a avaliação destes quanto às suas características de usinagem e desgaste. Inicialmente foram obtidos materiais compósitos de matriz de alumínio comercialmente puro, com frações volumétricas de partículas de reforço de carboneto de silício iguais a 5, 10 e 15 %. Foi obtida também uma quantidade de material somente com o material da matriz (sem partículas de reforço) para que se pudesse durante o trabalho, verificar por comparação a influência da adição de material de reforço na matriz. O material obtido foi caracterizado física (densidade hidrostática), mecânica (dureza, ensaios de tração) e microestruturalmente (microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura). Os resultados mostraram para os materiais compósitos uma distribuição homogênea das partículas de reforço e melhoria das propriedades mecânicas principalmente o limite de resistência (LR) em relação ao material sem reforço. Na etapa seguinte foram realizados ensaios para verificação do comportamento dos materiais frente à usinagem, e avaliação de desempenho de diversos materiais de ferramenta (carboneto cementado, cerâmica e diamante policristalino). Nestes ensaios foram coletados valores de força de corte a partir de porta-ferramentas instrumentados com medidores de deformação. Fenômenos tais como desgaste da ferramenta, formação ou não de aresta postiça de corte e formação de cavaco também foram observados e avaliados. Os resultados encontrados nos ensaios com ferramenta de carboneto duro sinterizado foram utilizados para a determinação dos índices de usinabilidade de cada material; estes valores foram ainda aplicados na equação de Taylor e as constantes da equação para os materiais e condições de ensaio foram também determinadas. Os resultados mostraram que a inclusão de partículas de reforço cerâmico torna extremamente difícil a usinagem desses materiais e, somente com ferramenta de diamante foi possível obter resultados satisfatórios. Na fase final foram realizados testes de desgaste de efeito comparativo para verificação da influência da adição de partículas de reforço nas características de resistência ao desgaste do material. Neste caso a adição de partículas de reforço mostrou ser eficiente na melhoria da resistência ao desgaste de todos os materiais compósitos em relação ao material sem reforço. / The aim of this investigation was the obtainment of metal matrix composites (MMC) by the route of powder metallurgy, and the valuation of these materials with relation to their machining and wear characteristics. Firstly, were obtained pure comercial aluminium matrix composites materials, with 5, 10 and 15% volumectric fraction of silicon carbide particles. Was also obtained a material without reinforcement particles in order to verify by comparison, the influence of adittion of reinforcement particles. The obtained materials were characterized physics (hidrostatic density), mechanics (hardness and tensile tests) and microstructurally (optical microscopy and scanning electron microscopy). The results showed a homogeneous distribution of reinforcement particles in the composite, and improvement in the mechanical properties, mainly tensile strength (UTS) in comparison to the unreinforced material. After, tests were made to verify the materials behavior during machining and to check the performance of several tool materials (cemented carbide, ceramics and polycrystalline diamond). In these tests, values of the cutting force were measured by instrumented tool-holders. Phenomena such as tool wear, built-up edge formation and mechanism of chip formation were also observed and evaluated. The results from the cemented carbide tool tests, were utilisated for the machinability index determination of each material. These results were applied to the Taylor equation and the equation constants for each material and test conditions were determinated. The results showed that the inclusion of silicon carbide particles made extremely difficult the machining of the composites, and only with diamond tool, satisfactory results were obtained. At last, wear tests were performed to verify the influence of the reinforcement particles in the characteristics of wear resistance of the materials. The results obtained were utilized in the wear coefficient determination for each material. The results showed an improvement in wear resistance, with the increase in volume fraction of reinforcement particles.

Revestimentos finos de carboneto de nióbio (NbC) puro e dopados com níquel (Ni) foram obtidos mediante a técnica de deposição reativa por magnetron sputtering, utilizando metano (CH4) como fonte de carbono (C). O filme de NbC usado como referência foi depositado aplicando uma potência de 2500 W ao alvo de Nb e, os revestimentos de NbxNiyCz foram depositados diminuindo a potência aplicada ao alvo de Nb e aumentando a potência aplicada ao alvo de Nb-Ni, dando origem à seis revestimentos com teores de Ni crescentes. As caracterizações microestrutural e estrutural dos revestimentos de NbC e NbxCyNiz foram realizadas por meio das técnicas de difração de raios-X (DRX), Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios X (XPS), Espectroscopia Raman, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). As propriedades mecânicas dos revestimentos foram estudas mediante a técnica de nanoindentação instrumentada, com o intuito de avaliar a dureza (H) e o módulo de elasticidade (E). A adesão dos revestimentos ao substrato foi avaliada usando ensaios Rockwell C e esclerometria linear instrumentada. A estabilidade térmica dos revestimentos foi realizada em forno com atmosfera controlada em temperaturas de 600 °C e 800 °C por 2h. Finalmente, a resistência à oxidação dos revestimentos foi estudada por meio de ensaios de Termogravimetria (TGA - \"Thermogravimetric Analysis\") de aquecimento contínuo e isotérmicos. Os resultados de adesão obtidos mostraram boa aderência (modo de falha HF1) dos filmes de NbC e NbxNiyCz ao substrato de aço AISI M2, nas condições como recém depositado e revenido a 600 °C, indicando que a deposição do gradiente de intercamadas de Cr, CrC e do gradiente CrC / NbC foi efetiva evitando falhas adesivas. A adição de Ni na estrutura dos revestimentos de NbC promoveu a formação de estruturas nanocompósitas, composta de nanocristalitos de NbC e NiCx. Adicionalmente, a introdução de níquel causou um aumento na dureza nos revestimentos como recém depositados, aumentando de 17 para 25 GPa para teores de Ni de 0 para 13 at. %, respectivamente, e, na resistência à oxidação sobre o revestimento puro de NbC, de 380 °C para 480 °C nos revestimentos com níquel. Finalmente, as análises de estabilidade térmica permitiram observar que os precipitados de NiCx se decompõem durante os tratamentos de recozimento a 600 e 800 °C, o que promoveu um aumento nos valores de dureza e módulo de Young para todos os revestimentos, atribuído ao aumento da cristalinidade dos revestimentos. / Niobium carbide (NbC) coatings doped with Nickel (Ni) were deposited by reactive DC - magnetron sputtering using methane (CH4) as carbon (C) source. Reference NbC coating was deposited with a total power of 2500 W and NbxNiyCz coatings were deposited by decreasing the power applied to the Nb target and increasing the power applied to the Nb-Ni target, giving rise to coatings with increasing Ni content. Structural and microstructural characterizations of NbC and NbxNiyCz coatings were performed using X-ray diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Raman Spectroscopy, Transmission Electron Microscopy (MET) and Scanning Electron Microscopy (MEV). Mechanical properties of the coatings were studied using the instrumented nanoindentation technique, in order to evaluate the Hardness (H) and Elastic modulus (E). The adhesion between coatings and substrate was evaluated using Rockwell C test and instrumented linear scratch tests. The tests for studying the thermal stability of the coatings were carried out in a controlled atmosphere chamber furnace at temperatures of 600 °C and 800 °C for 2h. Finally, the oxidation resistance of the coatings was studied by means of Thermogravimetric Analysis (TGA) tests of continuous and isothermal heating. The NbC and NbxNiyCz films in the as-deposited condition and annealed at 600 °C, showed good adhesion (failure mode HF1) to the AISI M2 steel substrate, indicating that the adhesion interlayer of the Cr, CrC and a gradient CrC/NbC layer was effective in avoiding adhesive failures. The increasing of Ni content in the structure of NbC coatings promoted the formation of nanocomposite structures, composed of a mixture of NbC and NiCx nanocrystallites. Additionally, the introduction of nickel allows increasing the hardness for the coatings in the as-deposited condition, from 17 to 25 GPa for Ni contents from 0 to 13 at. %, respectively, and, improving the oxidation resistance over the pure NbC coating, from 380 °C to 480 °C for the Ni-rich coatings. Finally, the thermal stability analyses showed that the NiCx precipitate decompose during the annealing treatments at 600 °C and 800 °C, which promoted an increase in the hardness and Young\'s modulus values for all coatings. These behaviors were attributed to the increase of crystallinity of the coatings.