Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-09-22T12:28:02Z No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:38:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:38:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T14:38:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The oil exploitation and production at the pre-salt fields in a safety and efficient way depends on the development of materials that withstand the severe work conditions found in these fields. For instance, pipes, such as drilling risers and casings, are often subjected to severe wear and corrosion conditions. This thesis is dedicated to evaluate the technical feasibility to produce wear and corrosion resistant bimetallic pipes by spray forming. The processing-microstructure-properties relationship of the spray-formed boron-modified supermartensitic stainless steel (SMSS) grades was comprehensively studied. Deposits of SMSS with boron contents ranging from 0.3 %wt. to 1.0 %wt. were processed by spray forming. The spray-formed boron-modified SMSS deposits had the wear resistance evaluated through different wear tests and their corrosion resistances by means of electrochemical techniques. It was demonstrated that the wear resistance of the spray-formed boron-modified SMSS is determined by the presence of the eutectic network of M 2B-type borides resulted from the spray forming process. On the other hand, the corrosion resistance of the spray-formed boron-modified SMSS is controlled by the chemical composition of the martensitic matrix. Furthermore, spray-formed bimetallic pipes composed of boron-modified SMSS and conventional SMSS were produced in the unique semi-industrial scale spray-forming plant of the Foundation Institute of Materials Science (IWT-University of Bremen, Germany). The relationship between the process parameters and the metallurgical quality of the pipes was addressed. It was shown that the key to produce a spray-formed bimetallic pipe with good metallurgical quality is adjusting the process parameters in such a way that the deposition zone’s temperature is kept within the alloy’s solidification temperature range during the whole deposition process. Moreover, solidification and grain size evolution models in spray forming were proposed. Finally, the mechanical properties of one of the spray-formed bimetallic pipes in the as-spray formed condition and after heat treatments were evaluated. / A exploração e produção de petróleo nos poços do pré-sal de modo seguro e eficiente dependem do desenvolvimento de ligas que suportem severas condições de trabalho. Por exemplo, tubos como risers de perfuração e casings são frequentemente submetidos à severas condições de desgaste e corrosão. Esta tese se dedica a avaliar a viabilidade técnica de produzir tubos bimetálicos resistentes à corrosão e ao desgaste conformados por spray. A relação processamento-microestrutura-propriedade do aço inoxidável supermartensítico (AISM) modificado com boro e conformado por spray foi estudada de forma abrangente. Depósitos de AISM com teores de boro variando de 0,3%p. a 1,0%p. foram processados por conformação por spray. Os depósitos tiveram a resistência ao desgaste avaliada através de diferentes ensaios e a resistência à corrosão por meio de técnicas eletroquímicas. Demonstrou-se que a resistência ao desgaste das ligas modificadas com boro é determinada pela presença de boretos eutéticos, do tipo M2B, oriunda do processo de conformação por spray. Por outro lado, a resistência à corrosão das ligas modificadas com boro é controlada pela composição química da matriz. Além disso, tubos bimetálicos compostos de AISM modificado com boro e AISM convencional foram produzidos em escala semi-industrial na planta de conformação por spray do Instituto de Ciência dos Materiais (IWT-Universidade de Bremen). A relação entre os parâmetros de processo e a qualidade metalúrgica dos tubos foi tratada. Mostrou-se que a chave para produzir tubos bimetálicos conformados por spray com boa qualidade metalúrgica é o ajustar os parâmetros do processo de tal modo que a temperatura da zona de deposição permaneça dentro do intervalo de solidificação da liga durante todo processo. Além disso, modelos de solidificação e evolução de tamanho de grão em conformação por spray foram propostos. Finalmente, avaliou-se as propriedades mecânicas de um dos tubos bimetálicos conformado por spray, com e sem tratamentos térmicos. / FAPESP: 12/25352-4

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-10-06T13:10:50Z No. of bitstreams: 2 DissEFF.pdf: 4430868 bytes, checksum: 4495e7e362ddbf3ba975c3aa85a95364 (MD5) DissEFF.pdf: 4430868 bytes, checksum: 4495e7e362ddbf3ba975c3aa85a95364 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-13T20:25:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 DissEFF.pdf: 4430868 bytes, checksum: 4495e7e362ddbf3ba975c3aa85a95364 (MD5) DissEFF.pdf: 4430868 bytes, checksum: 4495e7e362ddbf3ba975c3aa85a95364 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-13T20:26:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 DissEFF.pdf: 4430868 bytes, checksum: 4495e7e362ddbf3ba975c3aa85a95364 (MD5) DissEFF.pdf: 4430868 bytes, checksum: 4495e7e362ddbf3ba975c3aa85a95364 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-13T20:26:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DissEFF.pdf: 4430868 bytes, checksum: 4495e7e362ddbf3ba975c3aa85a95364 (MD5) DissEFF.pdf: 4430868 bytes, checksum: 4495e7e362ddbf3ba975c3aa85a95364 (MD5) Previous issue date: 2014-11-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The carbon steel corrosion process used at in machines and pipelines of oil fields is mainly attributed to the presence of CO2, and H2S dissolved at solution. These compounds usually can to carry the corrosion type more common in this system: the pit corrosion. Depending on operation conditions of the pipe (pressure, temperature), the formation of different corrosion products can occur, as iron carbonate (FeCO3). So, this work presents a pit corrosion study of the API 5L_X65 carbon steel in carbonate solution and different chloride concentrations. The measurements were made at steel samples with and without any heat treatment. The corrosion process was evaluated using the techniques of chronopotentiometry of zero current, to measure the open circuit potential (Eoc), the polarization curve (PC) and chronoamperometry (CA). In all cases was evaluated in situ the metallic surface using an optical microscope (OM). The in situ images were separated into a sequence of micrographs and processed with Image-J software to convert the image into quantitative information. The pits were selected by adjusting the image histogram (Threshold) and then the images were binarized to separate the bottom (steel) from the object (the pits). This procedure makes it possible to quantify black (bit 1) and white (bit 0) regions, to determine which part has been corroded relate the area and number of punctual attacks. The time series of image was acquired at 3 and 120 frames min-1 during the Eoc and CA, respectively. The Eoc was monitored for 9000 s or until its stabilization and the CA was performed polarizing the electrode at 350 mV more positive than Eoc obtained. The electrolyte used was a solution of 0.1 mol L- 1 NaHCO3 and NaCl chloride at different concentrations. A factorial design was made by varying the concentration of chloride ions at 2.25, 2.5, 3.0, 3.5 and 3.75% (w / w) and the temperature was 18.5, 25.0, 40.0, 55.0 and 62.5 °C. In all measurements the Eoc initially presented abrupt drop and after stabilized at potential near -0.69 V. The micrographs in situ obtained during CA showed the formation of pits but it has not been possible to relate the corrosion rate increases with temperature and ion solution increase. Passivation of the surface was observed with the aid of OM considering a slight darkening of the metal surface. The characterization of the films was performed by scanning electron microscopy (SEM). It was observed that the formation of a film over whole surface and pitting occurs at some points, indicating that corrosion occurs in two forms, localized and generalized. / O processo de corrosão de aço carbono utilizados em máquinas e tubulações de campos de petróleo é principalmente atribuída a presença de CO2, e, em alguns casos, a H2S dissolvido ou dissociado em solução. Esses compostos podem originar o tipo de corrosão mais comum neste sistema: a corrosão por pites. Dependendo das condições de operação da tubulação (pressão, temperatura), pode ocorrer a formação de produtos de corrosão distintos, tais como o carbonato de ferro (FeCO3). Neste sentido, este trabalho apresenta um estudo da corrosão por pites do aço carbono API 5L_X65 em meio de carbonato e diferentes concentrações de cloreto. As medidas foram feitas em amostras de aço com e sem tratamento térmico. A corrosão foi estudada por meio das técnicas de cronopotenciometria de corrente zero, para se monitorar o potencial de circuito aberto (Eca), curva de polarização (CP) e de cronoamperometria (CA). Em todos os casos foi realizada a observação in situ da superfície metálica utilizando um microscópio óptico (MO). As filmagens in situ foram separadas em uma sequência de micrografias e tratadas com o software Image-J para converter a imagem em informação quantitativa, onde os pites foram selecionados pelo ajuste do histograma da imagem (Threshold) e em seguida as imagens foram binarizadas para separar o fundo (aço) do objeto (os pites). Tal procedimento torna possível a quantificação das regiões em preto (bit 1) e das regiões brancas (bit 0), para se determinar qual parte foi corroída em termos de área e número de ataques puntuais. A série temporal de imagem foi adquirida a 3 e 120 frames min-1 durante o Eca e CA, respectivamente. O Eca foi monitorado por 9000 s ou até a sua estabilização e a CA foi realizada polarizando-se o eletrodo em 350 mV mais positivo que o Eca obtido. O eletrólito utilizado foi uma solução de NaHCO3 0,1 mol L-1 e NaCl em diferentes concentrações. Foi feito um planejamento fatorial variando a concentração dos íons cloreto em 2,25, 2,5, 3,0, 3,5 e 3,75% (m/m) e a temperatura em 18,5, 25,0, 40,0, 55,0 e 62,5 ºC. Em todas as medidas o Eca apresentou inicialmente uma queda abrupta e depois se estabilizou em potenciais próximos a -0,69 V. As micrografias in situ durante a CA mostraram a formação por pites nas superfícies do eletrodo, porém, não foi possível associar a taxa de corrosão com incremento de íons ou temperatura da solução. Foi observada com o auxilio do MO uma passivação da superfície, por meio de um leve escurecimento da superfície metálica. A caracterização dos filmes foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e foi possível observar que ocorre a formação de um filme sobre toda a superfície e pites em alguns pontos, indicando que a corrosão se dá de duas formas, generalizada e localizada.

Orientador : Prof. Dr. Marcelo Henrique Farias de Medeiros / Co-orientador : Prof. Dr. Juarez Hoppe Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Construção Civil. Defesa: Curitiba, 24/04/2014 / Inclui referências / Area de concentração : Materiais e estruturas / Resumo: A incorporação de adições minerais na composição do cimento Portland é imprescindível, pois reduz o impacto ambiental da indústria cimenteira, além de destinar, adequadamente, resíduos de outros setores industriais, possibilitando vantagens econômicas e ambientais, além de interferir na microestrutura da matriz hidratada, alterando a durabilidade de concretos e argamassas. A hipótese deste trabalho é de que as normas brasileiras atualmente em vigor apresentam inconsistências, classificando erroneamente algumas pozolanas. Desta forma, o programa experimental consistiu na aplicação das técnicas de investigação de pozolanicidade de adições minerais, sendo elas normatizadas ou não no Brasil, utilizando adições minerais: cinza de casca de arroz, metacaulim, sílica ativa, fíler quartzoso, fíler calcário e material cerâmico com diferentes graus de moagem e calcinação em forno mufla. Foram realizados ensaios de caracterização das amostras e a atividade pozolânica foi determinada pelos ensaios de índice de atividade pozolânica (IAP) em argamassa com cimento Portland (NBR 5.752) e com cal hidratada (NBR 5.751), ensaio Chapelle modificado (NBR 15.895) e difração de raios - X (DRX) de pastas idênticas às utilizadas nas argamassas preconizadas pelas normas, que permitem analisar o consumo de portlandita, um indicativo imprescindível da atividade pozolânica. A análise conjunta do IAP com a DRX visou demonstrar que algumas pozolanas apresentam baixo desempenho quando avaliadas por intermédio da resistência à compressão de argamassas, porém são capazes de fixar grande quantidade de cal na formação de compostos hidratados. As normas não consideram parâmetros importantes para a atividade pozolânica, como a área específica, as características físico-químicas, o teor de materiais amorfos e a taxa de reação ao longo do tempo, os quais interferem na resistência da argamassa. Palavras-Chave: atividade pozolânica, adições minerais, resistência à compressão. / Abstract: The incorporation of mineral additions into the Portland cement composition is indispensable, because it reduces the environmental impact of the cement industry and also destine, properly, residues from others industrial segments. This measure brings environmental and economic advantages, apart from interfering in the microstructure of the hydrated matrix, altering the durability of concretes and mortars. The hypothesis of this work is that Brazilian norms currently in vigor present inconsistencies by misclassifying some pozzolanes. Therefore, the experimental program consisted in applying investigation techniques of pozzolanicity of mineral additions, these being normalized or not in Brazil, using: rice husk ashes, metakaolin, silica fume, quartzose filler, calcarium filler and ceramic materials with different milling degrees (0,5; 1,0; 1,5 hour) and calcination in mufla oven. Characterization trials of the samples were made and the pozzolanic activity was determined by tests of the index pozzolanic activity (IPA) in Portland cement mortars (NBR 5.752) and mortar with hydrated lime, modified Chapelle test (NBR 15.895) and X-ray diffraction (XDR) of pastes identic to those used in mortars recommended by standards, which allows analyzing portlandite consumption, a very important indicative of pozzolanic activity. The analysis of IPA and XDR aims to demonstrate that some pozzolanes present low performance when evaluated through mortar compressive strength but are able to fasten high quantities of lime through the formation of hydrated compounds. The standards ignore important for the pozzolanic activity parameters such as specific area, physicochemical characteristics, the amorphous content and reaction rate over time, which interfering in the mortar compressive strength. Key words: pozzolanic activity, mineral additions, compressive strength.

Orientador : Prof. Dr. Kleber Franke Portella / Coorientadora : Dra. Mariana D'Orey Galvão Portella Bragança / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 22/02/2017 / Inclui referências : f. 114-121 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: A reação álcali-agregado (RAA) é um mecanismo de degradação que ocorre em diversas estruturas de concreto submetidas a condições frequentes de umidade. De forma geral, trata-se de uma reação fundamentada em interações químicas entre os minerais constituintes do agregado e os álcalis presentes no cimento Portland, em presença de água. O produto formado é um gel sílico-alcalino que se expande na presença de umidade e pode impulsionar processos de fissuração nas estruturas de concreto devido ao aumento das tensões confinantes no interior dos poros do mesmo. Atualmente, já estão disponíveis várias metodologias para indicar a presença da RAA em estruturas degradadas e avaliar previamente o potencial reativo dos agregados empregados nas obras civis. Dentre os métodos de investigação mais comuns, pode-se citar por exemplo: a análise petrográfica do agregado; a microscopia eletrônica de varredura associada à espectroscopia por energia dispersiva de raios X; e o mais comum dos métodos: a avaliação da RAA envolvendo os ensaios laboratoriais normatizados pela NBR 15577 (ABNT, 2008), que permitem o diagnóstico desta manifestação patológica por meio do monitoramento da expansão de corpos-de-prova submetidos a meios agressivos. Desta forma, utilizando os métodos descritos na normativa, a intenção deste trabalho foi estudar a influência da incorporação de nano-Fe3O4 na reatividade de agregados em argamassas e concretos de cimento Portland, quando expostos a condições ambientais desfavoráveis. Além deste estudo, também foi possível verificar a relação entre a expansão experimentada pelos CP's ensaiados e a absorção de água no decorrer do ensaio, por meio do monitoramento periódico das massas das amostras; a fim de observar a expansão devido à saturação dos materiais submetidos à condição de umidade excessiva, e avaliar a sua utilização como um método de investigação da RAA. Simultaneamente a estes estudos, concretos com adição de 1% de nano-magnetita foram investigados quanto às suas propriedades físicas e mecânicas, e a conclusão obtida foi de que, com 1 ano de idade, a adição apresentou indícios de reação com o meio cimentício e diminuiu a produção de gel de RAA no interior destes; além disso, todos os resultados apresentaram parâmetros condizentes com as recomendações normativas. As conclusões obtidas nesta pesquisa evidenciaram a possibilidade de expansão do estudo da técnica de adição de nano-magnetita para concretos, que por serem ensaiados em condições de menor agressividade tendem a reagir com a adição nanométrica, mesmo que lentamente. Além disso, os dados obtidos para o monitoramento da variação mássica nos prismas, permitiram comprovar que a técnica pode ser utilizada de forma complementar a metodologia normativa de avaliação da expansão, pois, para o monitoramento ao longo de 365 dias, o ensaio de variação dimensional indicou a ausência de reação. Os produtos formados no interior dos concretos tendem, inicialmente, a acumular-se nos poros e vazios, desta forma, a expansão dos prismas pode ocorrer apenas para idades mais avançadas, muito embora já haja formação inicial de gel, identificada pela variação de massa. Palavra-Chave: Reação álcali-agregado. Manifestação patológica. Métodos de investigação. Nano-magnetita. Variação mássica. / Abstract: Alkali-aggregate reaction (AAR) is a degradation mechanism that occurs in several concrete structures subject to constant humidity conditions. In general, it is a reaction based on chemical interactions among the aggregate mineral components and alkalis contained in Portland cement, in presence of water. The formed product is a silico-alkaline gel that expands in the presence of moisture and may boost cracking processes at concrete structures due to increased confined stress inside their pores. Currently, several methods are available to diagnose the presence of AAR in degraded structures and perform a prior evaluation of the reactive potential of aggregates used in engineering works. Amongst the more common methods of investigation, some are worth mentioning, such as: aggregate petrographic analysis, scanning electron microscope associated with energy dispersive spectroscopy X-ray and the most common method: evaluation of AAR involving NBR 15577 standardized laboratory tests (ABNT, 2008), that allows the diagnosis of pathological manifestations by monitoring the expansion on samples subjected to aggressive environments. Thus, using the methods described in the normative, the primary intention was to study the influence of nano-Fe3O4 embedding in the reactivity of aggregates in Portland cement mortars and concretes when exposed to unfavorable environmental conditions. Aside from this study, it was also possible to verify the relationship between the expansion experienced by the samples tested and the water absorption during testing, by periodic monitoring of the sample masses; in order to observe the expansion due to saturation of the samples subjected to excessive moisture conditions, and evaluate its use as an additional method of AAR investigation. Simultaneously, concretes with a 1% addition of nano-magnetite were investigated as to their physical and mechanical properties, and it was concluded that, within 1 year, the addition didn't show any signs of reaction with cement and decreased the production of AAR gel on the inside of these samples; besides, all results presented parameters fitting with standardized recommendations. The conclusions obtained from this study shows the possibility of expanding the study of nano-magnetite additions techniques for concrete, which, because they are tested in less aggressive conditions, tend to react with nanometric additions, even if slowly. Furthermore, the data obtained for monitoring the mass variations in the prisms, proved that the technique can be utilized, complementarily to the standard expansion evaluation methodology, since, for the 365 days monitoring, the dimensional variance test indicated the absence of reaction. The products formed within the concrete tend at first to accumulate in the pores and voids, thus the expansion of the prisms can occur only for more advanced ages, although there are already initial gel formation, identified by mass variation. Keywords: Alkali-aggregate reaction. Pathological manifestation. Investigation methods. Nano-magnetite. Mass variation.t

Orientador : Prof. Dr. Haroldo de Araújo Ponte / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 31/08/2015 / Inclui referências : fls. 100-102 / Área de concentração: Manufatura / Resumo: Na indústria automobilística a principal função dos revestimentos é a proteção contra corrosão. O processo de fosfatização tem uso generalizado na indústria, pois forma uma película altamente aderente que proporciona alta proteção contra corrosão quando combinados com revestimentos orgânicos. Todavia, esse tem sido substituído, dado que não são amigáveis ambientalmente devido à energia gasta durante o processo e os metais utilizados. Exposto estes fatores, tornou-se necessário o desenvolvimento de novos revestimentos de conversão da superfície que tenham menor impacto sobre o meio ambiente e não comprometam o resultado de proteção contra corrosão. O óxido de zircônia é um novo e promissor prétratamento. Este tratamento é livre de fosfatos e metais nocivos ao meio ambiente e pode ser aplicado em temperatura ambiente. O oxido de zircônio demonstra boa aderência à superfície metálica. O objetivo deste trabalho foi validar a hipótese de que tanto o revestimento a base de fosfato de zinco, como o óxido de zircônia possuem as mesmas características de proteção contra corrosão, através de testes convencionais (ciclo misto) e impedância eletroquímica, utilizando a técnica chamada REAP (Avaliação Eletroquímica Rápida de Pintura). Após a realização dos testes, ambos os revestimentos apresentaram resultados satisfatórios contra a corrosão conforme teste de ciclo misto. Por sua vez, ao utilizar a técnica REAP, apesar de apresentar resultados positivos, não foi possível validar os resultados referentes à absorção de água e a resistência à corrosão do revestimento. Isto porque, os resultados coletados não apresentaram reprodutibilidade. Já os testes de desplacamento através da técnica REAP apresentaram resultados satisfatórios quando comparados com o teste de ciclo misto. Essa afirmação foi possível, pois, o desplacamento e a morfologia no entorno do traço foram similares ao teste referência (ciclo misto). / Abstract: In the automotive industry the main functions of coatings is corrosion protection. The phosphating process has general use in industry, because it forms a highly adherent film that provides highly corrosion protection when combined with organic coatings. However, this has been replaced, given that they are not environmentally friendly due to the energy expend during the process and the metals use. Owing to these factors, it has become necessary the development of new surface conversion coatings which have lower impact on the environment and do not compromise the result of corrosion protection. Zirconium oxide is a promising new pretreatment. This treatment is free of phsphates and harmful metals to the environment, can be applied at room temperature. Zirconium oxide demonstrates good adhesion to the metal surface. The purpose of this study was to validate the hypothesis that the both coatings zinc phosphate or zirconium oxide base have similar protection characteristics against corrosion. Though conventional tests (salt spray) and electrochemical impedance, though method termed REAP (Electrochemical Rapid Assessment Painting). After achievement the tests, both coatings had satisfactory results against corrosion as the salt spray test. However, though the REAP method although this present positive results, was not possible validate the results referring to water absorption and corrosion resistance of the coating. This because the results obtained did not present reproducibility. Already the disbonding tests by REAP method showed satisfactory results when compared to the salt spray test. This affirmation was possible, because, the disbonding and morphology around the scratch were similar to the reference test (salt spray).

Este trabalho apresenta um estudo do comportamento tribológico e corrosivo do aço AISI 4140 temperado e revenido, nitretado a plasma e posteriormente revestido com filme fino de CrN, em contato com etanol hidratado combustível. A caracterização das diferentes condições da superfície foi feita por meio das análises de RBS, MEV, DRX, microesclerometria linear e nanoindentação .O coeficiente de atrito foi determinado por meio de ensaios de desgaste por deslizamento tipo esferasobre- disco, em diferentes condições de tratamento do aço AISI 4140 (temperado e revenido, nitretado e duplex) e de lubrificação (a seco, em etanol, em mistura de etanol com óleo lubrificante e em óleo lubrificante). A taxa de desgaste foi estimada por medidas de perfilometria nas trilhas de desgaste. Os mecanismos de desgaste foram determinados com auxílio das técnicas de MEV e EDS, para avaliação microestrutural e química em termos qualitativos das superfícies desgastadas, e da espectroscopia Raman para análise dos compostos químicos presentes. A corrosão foi avaliada por meio de ensaios de imersão em etanol hidratado combustível seguindo a norma NBR 8265, antes e após os ensaios de desgaste. O aço AISI 4140 com tratamento duplex (nitretado/CrN) ensaiado em óleo lubrificante apresentou os menores valores de coeficiente de atrito e de taxa de desgaste. Esse comportamento está associado à formação de um tribofilme composto de óxido de cromo, com elevado potencial iônico, resultante da interação do filme de CrN com o óleo lubrificante durante o contato por deslizamento. A condição duplex apresentou maior resistência à corrosão em relação ao aço AISI 4140 temperado e revenido e ao aço AISI 4140 nitretado. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-24T12:17:30Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Aline Luisa Bandeira.pdf: 5741367 bytes, checksum: 799162eae9c513d1d84cd413b102f08e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-24T12:17:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Aline Luisa Bandeira.pdf: 5741367 bytes, checksum: 799162eae9c513d1d84cd413b102f08e (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work shows a study of the tribological and corrosive behaviour of AISI 4140 steel previously quenched and tempered, plasma nitrided and then coated with CrN thin film, in contact with hydrated ethanol fuel. The surface characterization was performed by means of RBS, SEM, XRD, linear microscratch and nanoindentation techniques. The friction coefficient was determined by ball-on-disc sliding wear tests, under different treatment conditions of the AISI 4140 steel (quenched and tempered, nitrided and duplex), as well as different lubrication conditions (dry, with ethanol, with a mixture of ethanol and lubricant oil and with lubricant oil). Wear rate was estimated with profilometry measurements on the wear tracks. Wear mechanisms were determined by SEM and EDS techniques in order to evaluate the microstructure and qualitative elemental composition of the worn out surfaces, and by Raman spectroscopy in order to determine the type of chemical compounds. Corrosion was evaluated by immersion tests in accordance with NBR 8265, before and after the wear tests. AISI 4140 steel with duplex treatment (nitrided/CrN) tested in lubricant oil displayed the lowest values of friction coefficient and wear rate. This behaviour is associated with the formation of a chromium oxide tribofilm, with high ionic potential, originated from the interaction of the CrN film and oil in sliding contact. The material treated in the duplex condition showed a higher corrosion resistance than AISI 4140 steel after heat treatment or plasma nitriding process.

Questões ambientais e de sustentabilidade energética têm promovido a busca por biocombustíveis produzidos a partir de fontes renováveis, como o etanol obtido após processamento da cana-de-açúcar. Porém, essa nova geração de biocombustíveis pode provocar efeitos negativos em contato com as superfícies dos diversos materiais metálicos. Em particular, o etanol hidratado combustível (EHC) que pode conter impurezas, tais como água, ácido acético, e íons cloreto que aumentam a corrosividade, principalmente em relação aos aços-carbono. Apesar da importância dos biocombustíveis na matriz energética mundial e as aplicações da tecnologia de difusão assistida por plasma em autopeças, nenhuma investigação foi dedicada em termos de comportamento da corrosão nos aços tratados por técnicas de modificação de superfície a plasma, em ambiente etanólico. Portanto, neste trabalho, o aço baixa liga AISI 4140 foi nitrocarbonetado e pós-oxidado a plasma, variando-se o tempo de tratamento de oxidação. A identificação das fases cristalinas formadas na superfície do material foi obtida pela técnica de difração de raios X (DRX), e a análise da morfologia e microestrutura da camada formada foi avaliada através da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Ensaios de nanoindentação foram realizados para avaliação da nanodureza superficial. A fim de estudar o comportamento frente à corrosão de superfícies modificadas, as amostras foram mantidas em contato com o EHC de acordo com a norma brasileira NBR 8265/1983 e em duplicata. Durante várias semanas, a alteração na massa das amostras e a evolução da morfologia na superfície monitorada por MEV e microscopia óptica (MO) foram registradas. O principal mecanismo de corrosão é através da formação de pites. Por conseguinte, a densidade e o tamanho de pites foram monitorados nas superfícies do aço tratado em diferentes tempos de tratamento de pós-oxidação e períodos de imersão em EHC simulado. Esta ferramenta de análise permitiu concluir que o melhor tempo de tratamento é de 90 minutos. No entanto, a amostra só nitrocarbonetada apresenta uma resistência relativamente alta à corrosão em comparação com as amostras pós-oxidadas. Finalmente, a resistência à corrosão depende mais fortemente da morfologia e microestrutura da camada de óxidos que da sua espessura. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-24T12:26:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Rosiana Boniatti.pdf: 5605097 bytes, checksum: 766e3241d4c93783ba40e1fa743d3898 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-24T12:26:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Rosiana Boniatti.pdf: 5605097 bytes, checksum: 766e3241d4c93783ba40e1fa743d3898 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Environmental and energy sustainability issues have promoted the search for biofuels produced from renewable sources, such as ethanol obtained from sugarcane processing. However, this new generation of biofuels can cause negative effects in contact with several metal surfaces. In particular, fuel-grade ethanol (FGE) can contain impurities such as water, acetic acid and chloride ions that increase the corrosivity, especially with regard to carbon steels. Despite the importance of biofuels in the worldwide energy matrix and the several applications of the plasma-assisted diffusion technologies in autoparts, no investigation was performed concerning the corrosion behavior of steels with surfaces modified by plasma when exposed to ethanol environment. Thus, in this work, the low carbon steel AISI 4140 was nitrocarburized and post-oxidized by plasma with variable times in the oxidation treatment. The identification of the surface crystalline phases was performed by the X-ray diffraction technique (XRD) and the morphological and microstructural analyses were performed by scanning electron microscopy (SEM). Nanoindentation tests were performed aiming to evaluate surface nanohardness. In order to study the behavior against corrosion of surfaces modified, the samples were kept immersed in FGE according to the Brazilian Standart NBR 8265/1983 and in duplicate. During several weeks the total weight was registered and the surface morphology changes were monitored by SEM and optical microscopy (OM). The main corrosion mechanism consists in pitting formation. The pitting density and average size in the steel surfaces treated by post-oxidation and immersed in FGE were followed and quantified. This analysis tool allows determining that the best treatment time is 90 minutes. However, the nitrocarburized samples presented enough corrosion resistance when compared to the post-oxidized samples. Finally, corrosion resistance depends more strongly on morphology and microstructure of the oxide layer than in its thickness.

Orientador: Hamilton de Felipe / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Roberto Zenhei Nakazato / Banca: Koshun Iha / Banca: Alain Larent Marie Robin / Resumo: Ligas de Co-Cr-Mo tem tido boa aceitação na Odontologia como materiais de prótese. Na cavidade bucal estes materiais estão submetidos a efeitos simultâneos de esforços mecânicos e interação química. Durante o processo de fabricação de prótes, dusão, vazamento e resfriamento, ocorrem alteraçõesna microestrutura que podem afetar as propriedades mecânicas e resistência à corrosão. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da refundição por maçarico com resfriamento lento e por indução com resfriamento rápido em 4 ligas Co-Cr-Mo comerciais. Os parâmetros investigados foram a microestrutura após ataque eletroquímico, resistência química com imersão de amostras durante 12 meses em soro fisiológico a 37ºC e a resistência à corrosão através de medidas de parâmetros eletroquímicos utilizando as técnicas de medidas de potencial em circuito aberto, polarização potenciodinâmica, voltametria cíclica e impedância eletroquímica. Os resultados indiam que os processos de refundição provocam diminuição do caráter dendrítico, levando a uma estrutura heterogênea com aumento no teor de Cr e Mo na região interdendrítica. Todas as ligas liberam íons de cobalto, cromo e molibdênio em solução em proporções diferentes da composição química de liga, observando-se maior liberação para as ligas refundidas pelo método indução com resfriamento rápido. Todas as ligas apresentam uma extensa região de passividade e baixa densidade de corrente semelhante ao comportamento eletroquímico do metal cromo, indicando ser este o elemento responsável pela passivação das ligas. Análise de impedância indicam comoportamento típico de formação de filme passivador sendo interpretado em termos de uma dupla camada constituída de uma subcamada interna resistiva e uma subcamada externa porosa. / Abstract: Co-Cr-Mo alloys have good acceptance as dental prosthesis material. In mouth cavity these materials are submitted to simultaneous effects of mechanical efforts and chemical interactions. Microstructure changes than can modiy the mechanical and chemical properties of prosthesis material can occur during the prosthesis fabrication process which involves recasting of its material. Recasting process Co-Cr-Mo alloy(induction (IND) or blowtorch (FLAME) the influence of upon corrosion behavior of four commercial Co-Cr-Mo dental alloys in simulated physiological serum has been investigated using chemical electrochemical techniques. The morphology of microstructure after electrochemical etching resistance on 12 months physiological serum at 37º C immersion and corrosion resistance were the parameters analyzed. Corrosion resistance was determined by electrochemical measurements technique as open circuit potential measurement, potentiodynamic polarizationo, cyclic voltammetryc and eletrochemical impedance measurement. Results show that Co-Cr-Mo alloy recasting by induction (IND) or by blowtorch (FLAME) produces a reduction on dendritic strucutres formation, obtaining a heterogeneous structure rich in Cr and Mo in interdendritic regions. All the four Co-Cr-Mo commercial alloys studied in this work release Co, Cr and Mo ions in physiological serum solution at different proportion. Alloys re-cast by induction procedure and quenched release more Co, Cr and Mo ions. These alloys present and extended region of passivity and lower current density, wich similar to Cr metal elctrochemical behavior, indicating that Cr is responsible for alloys passivation. Impedance analysis shows that the passive film formed is a double layred film with an inner resitive sub-layer and an external porous sub-layer. / Doutor

Orientador: Rodrigo Fernando Costa Marques / Banca: Miguel Jafelicci Junior / Banca: Wilton Rogério Lustri / Resumo: O presente trabalho consiste na funcionalização do fluido de perfuração conhecido como bentonita (BN) com grupos funcionais sulfidril (SH) provenientes do reagente 3- mercaptopropil-trimetoxissilano (MPTS) e nanopartículas de prata (NPs/Ag), visando a inibição da biocorrosão por oxidação de bactérias. Para tanto, a argila do tipo bentonita, constituída principalmente do argilomineral montmorilonita, foi modificada através de rota de inserção de organossilano e nanopartículas de prata (NPs/Ag) em sua estrutura, sendo um processo favorecido pelo efeito redutor do grupo tiol, proveniente do silano. As amostras funcionalizadas em concentrações distintas de Ag foram testadas contra a ação da ferrobactéria do tipo Thiobacillus ferrooxidans. Para testar o efeito antibacteriano do material híbrido, utilizou-se metodologia em meio de cultura T&K, onde foi possível medir a capacidade de inibição da oxidação de Fe2+ a Fe3+ por unidade de tempo. O processo de modificação proposto permitiu a manutenção da estrutura original da bentonita, bem como a criação de nanopartículas de prata, cujo efeito antibacteriano inibiu a biocorrosão de Fe2+ obtendo, desta forma, fluido de perfuração funcionalizado com grande potencial de aplicação em obras de perfuração de poços tubulares profundos. / Abstract: This work proposes the functionalization of the drilling fluid known as bentonite (BN) with sulfhydryl functional groups (SH) from the reagent 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTS) and silver nanoparticles (Ag/NPs), to inhibit corrosion by bacteria that oxidize metal. Therefore, the type clay bentonite, consisting mainly of montmorillonite clay mineral, was modified through organosilane insertion route and silver nanoparticles in its structure, because this is a process favored by the reducing effect of the thiol group from the silane. Samples functionalized in different concentrations of Ag were tested against the action of ferrobactéria type Thiobacillus ferrooxidans. To test the antibacterial effect of the hybrid material, was used T&K methodology, where it was possible to measure the capacity to inhibit the oxidation of Fe2+ to Fe3+ per unit time. The planned modification process, permitted the maintenance the original structure of the bentonite, as well as the creation of silver nanoparticles, that due to the antibacterial effect, has inhibited biocorrosion of Fe2+, obtained in this way, a drilling fluid functionalized with great potential for application in drilling works of deep wells. / Mestre

Resumo: Foram caracterizados os comportamentos eletroquímicos e avaliadas as resistências à corrosão das ligas aeronáuticas 2024-T351 e 7050-T7451 em soluções aquosas de cloreto contendo cromato, molibdato e tungstato. Foram realizados ensaios de corrosão não-eletroquímicos de imersão prolongada acompanhados de análise metalográfica de superfície por microscopia óptica e identificação dos produtos de corrosão por difratometria de raios-X. A análise quantitativa de superfícies das ligas após a imersão, indica que os pites formados têm áreas médias similares. Os pites são mais largos do que profundos e de geometria, predominantemente, cônica ou quase-cônica e irregular. Em todos os produtos de corrosão de cada liga foi encontrado hidróxido de alumínio, em suas diferentes formas cristalinas. Medidas de perda de dureza, como uma conseqüência da deterioração superficial, também foram determinadas. Além disso, ensaios eletroquímicos como medidas de potencial em circuito aberto, curvas de polarização e voltametria cíclica complementaram este estudo. Em meio aerado os resultados obtidos mediante medidas eletroquímicas são consistentes com aqueles obtidos nos ensaios de imersão, em particular o efeito do CrO42- e do MoO42-. O WO42- mostrou-se agressivo em períodos prolongados de imersão. Apesar dos ensaios revelarem uma redução parcial de MoO42- em ambas as ligas, o efeito desse oxi-ânion parece ser diferente sobre cada liga. Em meio desaerado as ligas apresentam passivação em todos os eletrólitos. A adição dos oxi-ânions não modificou significativamente o potencial de pite para a liga 7050, enquanto que para a liga 2024 ele foi deslocado levemente para valores mais positivos. / Abstract: It has been characterized the electrochemical behavior and evaluated the 2024-T351 and 7050-T7451 aircraft alloys corrosion resistance in chloride aqueous solutions containing chromate, molybdate and tungstate. It has been carried out non-electrochemical long immersion corrosion testings accompanied by surface metalography analysis achieved by light microscopy and corrosion products identification by X-ray difratometry. Surfaces quantitative analysis upon the alloys after immersion, indicates that formed pits have similar average area. Pits are widther than deeper and own predominantly a conical or quasi-conical and irregular geometry. In all corrosion products of each alloy it has been found aluminum hydroxide in its different crystalline ways. Hardness loss measurements have also been determined. In addition, electrochemical testings such as open circuit potential measures, polarization curves and cyclical voltammetry have completed this study. In aerated means the obtained results before electrochemical mesurements are similar to those obtained in the immersion tests, in particular CrO42- and MoO42- effects. WO42- has been found to be aggressive in very long immersion period. Though tests display a MoO42- partial reduction in both alloys, this oxi-anion effect seems to be different upon each alloy. In de-aerated means alloys present passivation in all eletrolytes. Oxi-anion addition has not changed significantly pit potential for 7050 alloy, while for 2024 alloy it has been dislocated, slightly, for more positive values. / Orientador: Eduardo Norberto Codaro / Coorientador: Roberto Zenhei Nakazato / Banca: Luis Rogerio de Oliveira Hein / Banca: Gilberto Luis Jardim Pinto da Silva / Mestre