Com a crescente ideia de sustentabilidade, surge a necessidade de utilização de recursos renováveis e reaproveitamento de resíduos gerados em processos industriais. Neste trabalho foi avaliada a utilização da cinza pesada oriunda da queima do carvão em usinas termoelétricas no desenvolvimento de um Cermet. O compósito Cinza-Ferro (Cz-10Fe) foi obtido por metalurgia do pó e é composto de cinza pesada moída com adição de 10% em massa de pó de ferro puro. A adição do ferro é justificada para melhoria das propriedades mecânicas do material cerâmico. O compósito foi aplicado como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador, no pós-tratamento de efluentes domésticos. Foram realizados estudos com os principais componentes da cinza, tais como a sílica (SiO2), em forma de pó de quartzo, e a alumina (Al2O3) na versão comercial para avaliação da interação dos mesmos com o ferro e avaliação de suas propriedades mecânicas sob influência da variação da temperatura de sinterização A cinza pesada, obtida na Usina Tractebel de Charqueadas, foi moída durante 2, 4 e 8 horas para determinação do tamanho de partícula ideal para o compósito. Após caracterização, foi selecionada cinza moída por 2 horas para a produção dos compósitos para aplicação. A aplicação se deu utilizando um protótipo no pós-tratamento de efluentes da Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) da COMUSA visando a remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Obteve-se incremento na eficiência do processo, reduzindo a DQO do efluente final em média 9%, indicando a viabilidade de uso do protótipo no pós- tratamento de esgotos domésticos, com porosidade aproximada de 20%, obtidos na cinza moída por 2 horas e sinterizado com ferro, como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador. / With the crescent idea of sustainability, there is a necessity for the use of renewable resources and the reuse of waste generated in industrial processes. In this work the use of the coal bottom ash from thermoelectric plants was evaluated in the development of a Cermet. The composite Ash-Iron (Cz-10Fe) was obtained by powder metallurgy and is composed of ground heavy ash with addition of 10% by mass of pure iron powder. The addition of iron is justified to improve the mechanical properties of the ceramic material. The composite was applied as biofilm packing media in trickling filter in the post-treatment of domestic effluents. Studies with the main components of the ash, such as silica (SiO2), in the form of quartz powder, and alumina (Al2O3) in the commercial version were carried out to evaluate their interaction with iron and evaluation of their mechanical properties under influence of the sintering temperature variation The bottom ash obtained at Tractebel from Charqueadas was milling for 2, 4 and 8 hours to determine the ideal particle size for the composite. After characterization, milled ash for 2 hours was selected for the production of the composites for application. The application was done using a prototype in the post-treatment of effluents from the Wastewater Treatment Station (ETE) of COMUSA aiming at the removal of Chemical Oxygen Demand (COD). The efficiency of the process was obtained by reducing the COD of the final effluent by a mean of 9%, indicating the viability of the utilization the prototype in the post-treatment of domestic sewage, with approximate porosity of 20%, obtained in ground ash for 2 hours and sintered with iron powder, in biofilm packing media in trickling filter.

Neste trabalho foi desenvolvido o projeto e fabricação de quatro componentes de uma pinça de biópsia (concha, garfo, oito e haste), através da micromoldagem de pós metálicos por injeção. A matéria prima utilizada neste trabalho é conhecida comercialmente como CATAMOLD® 316L A. Corpos de prova foram obtidos através da injeção em uma injetora de baixa pressão para determinação da quantidade de pó de aço inoxidável 316L e sistema aglutinante contida na matéria prima. Ensaios de injetabilidade foram realizados para análise do comportamento da matéria prima no processo de injeção. Foram avaliados os parâmetros de injeção (temperatura de injeção, temperatura do molde e velocidade de injeção) e as variáveis de saída (pressão de injeção, massa, segregação entre pó e sistema aglutinante e densidade). A influência dos parâmetros de injeção sobre as variáveis de injeção foi analisada através do delineamento estatístico via Redes Neurais Artificiais (RNA), com a utilização do programa Statgraphics® Centurion XV. Os corpos de prova obtidos na injetora de baixa pressão apresentaram alta quantidade de pó de aço inoxidável (92,2% em massa). Devido a esta alta concentração de pó, os ensaios de injetabilidade realizados na injetora de alta pressão apresentaram valores elevados para as pressões de injeção, variando de 1641 a 2115 bars para que houvesse o preenchimento total das cavidades. O molde microusinado para os componentes da pinça se mostrou eficiente na fabricação dos componentes, porém apresentou dificuldades na extração das peças. Mesmo com a obtenção de todos os componentes a montagem da pinça não foi realizada, visto que as furações de montagem foram retiradas no projeto, consequentemente não foram usinados. Depois de microinjetados, os componentes da pinça foram sinterizados e apresentaram variação dimensional de 0,01 a 0,29 mm em relação às dimensões de projeto e variação na contração de 7,05 a 13,33%, diferentes dos 14,30% citados no catálogo do CATAMOLD® 316L A. / In this work the design and manufacture of four components of the biopsy forceps (ladle, fork, eight and rod), by metal powder injection molding was developed. The feedstock used in this work is known commercially as CATAMOLD® 316L A. Specimens were obtained by injection into a low-pressure injection molding machine for determining the amount of 316L stainless steel powder and binder system contained in the feedstock. Mouldability tests were performed to analyze the behavior of the feedstock in the injection process. The injection parameters (injection temperature, mold temperature and injection speed) and output variables (injection pressure, mass segregation between powder and binder system and density) were evaluated. The influence of injection parameters on the variables of injection was analyzed using the statistical design via Artificial Neural Networks (ANN), using the software Statgraphics® Centurion XV. The specimens obtained at low pressure injection showed high amount of stainless steel powder (92.2 wt%). Due to this high concentration of power, mouldability tests were performed in high-pressure injection showed high values for injection pressures ranging from 1641 to 2115 bars so that there was the complete filling of cavities. The micromachined mold for the components of the forceps proved efficient in the manufacture of components, but presented difficulties in the extraction of parts. Even with the obtaining of the all the components the biopsy forceps was not assembled, since the mounting holes were taken in the project, and therefore were not machined. After injected , the components of the forceps were sintered and showed dimensional variation from 0.01 to 0.29 mm in relation to project dimensions and variation in contraction from 7.05 to 13.33% , different from those 14.30% cited in the catalog of CATAMOLD® 316L A

O processo tradicional de fabricação de ímãs de terras raras – TR – é a metalurgia do pó convencional. Este processo inclui etapas de preparação da liga, moagem, compactação sob campo e sinterização. Atualmente, ímãs obtidos pelo processo de injeção tem como resultado os ímãs conhecidos como bonded, que são compósitos de resina e ligas magnéticas. O processo de obtenção proposto neste trabalho é a moldagem de pós por injeção – MPI, o que implica novos desafios uma vez que ligas de terras raras são altamente reativas. A obtenção de ímãs de Nd-Fe-B por esse processo fornece a oportunidade de diversificar ainda mais os setores, potencialmente lucrativos, que trabalham com materiais magnéticos. As dificuldades desse processo foram encontradas em cada etapa, desde a mistura da liga com os polímeros à eliminação destes polímeros depois de as peças serem injetadas, essa etapa se tornou crítica dado que está diretamente relacionada às propriedades finais do material. Assim, propuseram-se novos ciclos de extração dos polímeros com solventes orgânicos e degradação térmica. Além disso, modelou-se ferramental para o processo de injeção, uma vez que o material deve ser orientado magneticamente durante a injeção. Finalmente usou-se o MAXWELL 14® (software para análises por elementos finitos para resolução em 3D) para incluir propriedades no banco de dados do software e assim predizer o comportamento do material quando aplicado nas máquinas elétricas de núcleos com de formato complexo. / The typical magnets production process of Rare Earths – RE is the conventional powder metallurgy. This process includes preparation stages of alloys, grind, pressing under field and sintering. Nowadays, magnet obtained by the injection process has as result the magnets known as bonded, that is a resin composite and magnetic alloys. The proposed process to obtainment, in this work, is the Metal Injection Molding- MIM, what involve new challenges once alloys of RE are highly reactive. The magnets obtainment of ND-Fe-B for this process supplies even opportunity of diversifying the sectors, potentially lucrative, that work with magnetic materials. The difficulties of this process were found in each stage, since the alloy mixture with the polymers to the elimination of these polymers after the pieces are injected, this stage became criticizes given it is directly related to final properties of the material. This way if it propose to polymers extraction new cycles with organic solvents and thermal degradation. Moreover, it modeled die for the injection process, once the material should be guided magnetically during the injection. It finally used MAXWELL 14 ® (Software for analyses by finite elements for resolution in 3D) to include properties on the bench of data of the software and thus predict the material behavior when applied in cores of electrical machines with complex shape.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Randolfo Christiano Koster.pdf: 64402 bytes, checksum: baaccbce80d028291d827fb8d22873f8 (MD5) Previous issue date: 1998-07-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A metalurgia do pó tem vindo de encontro as necessidades de redução de processos de manufatura convencionais. Em muitas circunstancias, no entanto a união de peças produzidas por metalurgia do pó necessitam ser unidas às mesmas ou a materiais manufaturados por processo como parafusamento rebitagem e soldagem. Opresente trabalho é uma investigação experimental da soldabilidade por resistência e brasagem com liga Bag2 de ligas ferrosinterizadas. Os experimentos conduzidos visam traçar um comparativo entre as peças obtidas por processo de manufatura normais que envolvem usinagem e a metalurgia do pó. Para tanto, optou-se por reduzir um componente manufaturado e submete-lo às mesmas condições de soldabilidade e brasagem. Uma matriz de compactação simples efeito foi desenvolvida para obtenção dos componentes sinterizados. Devido à aplicação do componente de estudo na parte estrutural de um compressor hermético, testes de estanqueidade foram desenvolvidos à pressão de 20 bar. Os resultados dos testes de brasagem e soldagem por resistência foram muito satisfatório, estando de acordo com a literatura existente no aspecto da metalurgia do pó, foram insatisfatórios quando aplicada a componentes sem tratamento superficial que pudesse selar as porosidades interconectadas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moises Luiz Parucker.pdf: 68682 bytes, checksum: 467610033ab0e388e3c7ad69487bd9be (MD5) Previous issue date: 2000-08-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A preocupação com a reciclagem industrial tem levado as industrias a buscarem alternativas para disposição final de seus resíduos e uma saída plausível é a utilização de processos adequados para sua recuperação. Neste trabalho tem se a preocupação em reaproveitar cavacos de ferro fundido cinzento proveniente de torneamento de usinagem a seco na industria metal- mecânico para a utilização pela técnica da metalurgia do pó. O primeiro passo é transformar o cavaco em pó através do processo de moagem mecânica em moinho de bolas onde é realizado um estudo do tempo e rendimentos necessários para cominuição do material, e os resultados indicaram rendimentos de 100% em perídios de tempos de moagem por 25 horas, obtendo-se partículas numa faixa granulométrica bem variável, entre +140 e 230 mesh. Em uma primeira etapa é realizado um estudo completo das características do pó em bruto e são realizadas diluições com ferro puro em diferentes proporções e adicionadas pequenas quantidades de cobre para suprir a variação dimensional durante sinterização e por final propiciar a formação de uma liga metálica por diluição. São realizados estudos das propriedades físicas como compressibilidade e sinterabilidade e os resultados indicam que uma baixa pressão de compactação torna os compactos mais resistentes e uma temperatura ideal para sinterizar estes materiais é necessária a eliminação do excesso de grafita livre presente proveniente da moagem, que dificulta o processo de compactação e conseqüentemente a sinterização, pela heterogeneidade estrutural presente. A variação dimensional sofrida durante a sinterização é bem controlada pela adição de 3,5 % em peso de cobre para amostras com conteúdo superior a 50% do pó de cavaco. Em uma segunda etapa, o pó é submetido ao tratamento térmico de redução com Fe2O3 sólido e a quantidade inicial de 3,5% de carbono total é eliminada para 1,2%. São realizadas novas diluições com o pó descarburado e os estudos de compressibilidade e sinterabilidade evidenciam uma melhora na homogeneidade estrutural e para propriedades mecânicas como resistência a tração e o desgaste, os resultados indicam aumento de propriedades em relação a etapa anterior. A composição da liga de aço (50/50% pó de cavaco) apresentou os melhores resultados, principalmente na resistência a tração e ao desgaste, e a amostra com 100% de cavaco conduziu a resultados similares a liga 50/50%, porém o aumento do conteúdo de cavaco resultou em uma porosidade estrutural homogênea. Em uma terceira etapa, através da otimização das etapas anteriores e adaptação das características avaliadas, segue-se a produção de uma peça estrutural, neste caso, um mancal cilíndrico. São realizadas novas diluições como anteriormente, portanto, submetidas à pressões de compactação menores (250MPa) onde se chega a resultados surpreendentes. A homogeneidade estrutural é apresentada em todas as amostras e o conteúdo crescente de pó de cavaco às misturas leva a uma crescente homogeneidade estrutural de porosidade interligada. Com o objetivo principal do controle da porosidade interconectada, resistência radial e ao desgaste, a amostra com 100% de pó de cavaco apresentou os melhores resultados, essencial para a avaliação em mancais, além de resultar em um produto com matéria-prima totalmente reciclada.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre Hekermann Buss .pdf: 72415 bytes, checksum: 43e0cc48f7c70cb7ee759bf4ed7d78b9 (MD5) Previous issue date: 2002-05-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O alumínio vem a cada momento sendo mais solicitado pelas empresas, pois possui propriedades que atendem as suas principais expectativas, quando fala - se nas propriedades do alumínio tem se que citar a relação densidade / resistência mecânica e a boa resistência à corrosão. Algumas propriedades podem ser aprimoradas como, por exemplo, dispersando partículas duras, como é o caso da adição de partículas de silício, resultando num acréscimo da resistência ao desgaste. O silício agirá como um reforço ao material, e características como esta são bem vistas pelo mercado consumidor. Com um mercado crescente e receptivo em diferentes áreas, como o setor automobilístico, setor aeronáutico ou ainda em áreas militares, há a necessidade de se incrementar ainda os estudos com as ligas de alumínio. Neste contexto desenvolveu-se uma pesquisa voltada para da liga AA 2124, com adições de 13% e 17% em partículas de silício, obtidas via moagem em moinho de bolas por um tempo de 10h, numa relação de pó / bolas de 1:10. Os pós de silício foram peneirados e agrupados conforme distribuição granulométrica considerando tamanhos grandes (partículas entre 100 e 120 mesch), tamanho médio (partículas entre 200 e 270 mesch) e tamanhos pequenos (partículas menores do que 325 mesch). A obtenção do produto final foi através da mistura manual, e posterior compactação para a obtenção das pré formas e extrusão e quente numa temperatura de 500 oC. Com as barras de extrusão se destinaram algumas para o tratamento térmico de solubilização a 505 oC e envelhecimento a 190 oC por 12 hs. A caracterização mecânica das amostras foi feita através de dureza, resistência ao desgaste, tração, e caracterizadas estruturalmente via microscopia ótica e MEV, possibilitando a comparação entre os resultados e sem o tratamento térmico. Buscou - se identificar a influência da morfologia das partículas sobre as propriedades mecânicas do material. Com isto é possível obter um comparativo entre as propriedades e as condições morfológicas do material e prever algumas aplicações práticas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1 Caderno_Zero_e_Introducao.pdf: 124923 bytes, checksum: 98c6d8b2bbb09c47a9216bc181431401 (MD5) Previous issue date: 2008-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this assignment is the synthesis of Ni3Al and Fe3Al, though the high energy milling. Intermetallic compounds are ordinate alloys, usually consisted of two elements characterized by the order of long reach they exhibit, that is caused by the strong connection among the different atoms when compared to the same atoms in the system. Some of the intermetallic compounds, specially those ones based on aluminum and silicium, have the attractive combinations of low density, high resistance and good resistance to corrosion and oxidation. The samples were obtained in attrition mill varying the milling time to a same relation ball/powder. The powders were submitted to thermal treatment for the final formation of the intermetallics. The structural characterization was accomplished through the diffraction of X-rays and electronic microscopy. The obtained results show the viability to obtain several systems of intermetallic compounds. / Esse trabalho tem por objetivo a síntese de sistemas intermetálicos de Ni3A1 e i, através da técnica de moagem de alta energia. Compostos intermetálicos são ligas ordenadas, normalmente consistidas de dois elementos sendo caracterizados pela ordem de o alcance que exibem, que é causada pela forte ligação entre os átomos diferentes quando comparados aos átomos iguais no sistema. Alguns dos compostos intermetálicos, especialmente aqueles baseados em alumínio e silício, têm as atrativas combinações de a densidade, alta resistência e boa resistência à corrosão e oxidação. As amostras obtidas em moinho atritor do tipo horizontal, variando o tempo de moagem para relação bolas/pó. Os pós foram submetidos a tratamento térmico para a final dos intermetálicos. A caracterização estrutural foi realizada através de de raios-X e microscopia eletrônica. Os resultados obtidos demonstram a ~ de obter diversos sistemas de compostos intermetálicos.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elementos pre- textuais - 1.pdf: 497356 bytes, checksum: 15c602a1a4e51ba799f685f16d7540ad (MD5) Previous issue date: 2011-07-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Titanium is one of the most used biomateriais in manufacturing dental implants, especially titanium grade 4. However, titanium is a bioinert material, i.e. the interface between titaiiiun-i and host bone is a simple interlocking bonding, which can iead to the loosening ofthe implant and the eventual failure of the implantation. Bone neoformation and long terrn stability can be achieved by using bioactive materiais. Tricalcium phosphate (TCP) is one of the best options among bioactive materiais, due to its chernical and crystallographic structure being similar to that of bone mineral. However, one ofits primary restrictions on clinical use as a ioad-bearing implant is its poor mechanical properties. A good combination of the bioactivity of TCP and the mechanical properties of titanium is considered to be a promising approach to fabricating more suitable biornedical materiais for load-bearing àpplications. Therefore, the aim of this study was to ~eve1op bioactive composites by powder metallurgy using titanium hydride and tricalciuin phosphate to enhance the biocompatibility and the osseointegratjon of dental irnplants. Titanium based composites were prepared from titanium hydride (TiH2) with 2.5, 5, 7.5 and 10% in volume of β-TCP. The TiH2 was provided by Centro Técnico Aeroespacial (CTA) with a mean particle sige of l5μm. The β-TCP was provided by Cerarnic Group from UDESC with particle size below 180 nm. The mixtures were prepared with alcohol and zirconia baus in a high energy mili for five hours, foilowed by drying in a rotating evaporator. The mixtures were then pressed at 15OMPa and sintered at 1200°C for 2 hours in either vacuum or argon atinosphere. The materiais were characterized by scanning eiectron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction and thermal analysis. The decomposition of β-TCP occuned at approximately 1100°C leading to the formation of Ti, CaTiO3, TiO2 and TixPy phases for the composites sintered in argon. For the composites sintered in vacuum it was found the sarne phases, except rutile. The composites sintered in vacuurn were better sintered exhibiting higher densificatjon than those sintered in argon. A main crystal phase of calcium titanate with a needie-like morphology was observed in the porosity of the composites. This phase was found in higher amount in the composite sintered in argon because this material presented higher porosity. This morphology is related to the presence of pores, which allow the growth of calcium titanate on a free surface. / O titânio é um dos biomateriais mais utilizados na confecção de implantes dentários. Dentre os tipos de titânio comercialmente puro (Ti cp), o mais utilizado em implantologia é o da classe quatro. Porém, o titânio é um material bioinerte, ou seja, a fixação óssea sobre a sua superficie acontece por aderência biomecânica. Em materiais bioativos, a fixação ocorre por ligação físico- química. O TCP-13 é um politipo de fosfato de cálcio que desperta muito interesse na utilização em medicina e odontologia por causa da neoformação óssea, porém, as suas propriedades mecânicas são muito baixas, inviabilizando a sua utilização na forma pura. Muitos trabalhos têm sido relatados em que a junção do titânio e fosfatos tem contribuído no desenvolvimento de biomateriais compósitos com características bioativas. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver compósitos bioativos ~por metalurgia do pó, utilizando hidreto de titânio / fosfato tricálcico, para melhorar a biocompatibilidade e a osseointegração de implantes dentários. Foram elaborados os compósitos a base de hidreto de titânio (TiH2) com 2,5; 5; 7,5 e 10% em volume de TCP-β. O TiH2 foi doado pelo Centro Tecnológico Aeroespacial (CTA), e apresentava granulometria média de 15 μm. O TCP-β foi fornecido pelo grupo de biomateriais cerâmicos da UDESC com tamanho de partícula inferior a 180 nm. As misturas foram elaboradas com álcool e esferas dé zircônia em moinho atritor de alta energia durante cinco horas, seguidas de secagem em evaporador rotativo. Em seguida as misturas foram compactadas uniaxialmente a frio em matriz cilíndrica e retangular sob pressão de 150 MPa. Os compactados foram sinterizados em atmosfera de argônio e a vácuo nas condições de 1200 °C, durante duas horas. Os materiais foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração de raios-X, e análise térmica pelos métodos de calorimetria diferencial e dilatometria. A decomposição do TCP-β ocorreu a aproximadamente 1100 °C resultando na formação de titanato de cálcio e fosfetos de titânio. As fases resultantes da sinterização em atmosfera de argônio foram Ti, CaTiO3, TiO2 e TixPy. As fases identificadas nos compósitos sinterizados a vácuo foram as mesmas com exceção do rutilo. O compósito sinterizado a vácuo apresentou urna densificação melhor que o sinterizado em argônio. A porosidade e o aparecimento de titanato de cálcio na forma de agulhas foram maiores nos compósitos sinterizados em atmosfera de argônio por causa da maior porosidade.

Neste trabalho foram determinados os parâmetros de metalurgia do pó para utilizar o resíduo do processo de jateamento para transformá-lo em componentes. O resíduo foi avaliado quanto as suas características físicas e microestruturais, e os corpos sinterizados, quanto a microestrutura, a dureza e a densidade. As partículas do resíduo foram caracterizadas quanto a distribuição de tamanho por peneiramento apresentando uma distribuição gaussiana com diâmetro médio de partícula de 180 µm. Na avaliação da morfologia do resíduo por análise de imagem foi possível identificar que o formato das partículas maiores que 300 µm foi predominantemente esférico, com circularidade de 0,86, enquanto que nas partículas menores o formato foi de placas, com circularidade de 0,76. As propriedades de fluidez determinadas pelos métodos de ângulo de repouso e de funil Hall tiveram valores próximos dos materiais comerciais. A densidade por Arquimedes dos corpos verde e sinterizados e as densidades aparente de Arnold e de funil Hall foram avaliadas. A técnica de densidade batida foi utilizada para determinar a mistura ótima com maior densidade, definida pela composição de 1/6 de finos + 1/6 de médios + 2/3 de grossos a partir de misturas previamente estabelecidas de acordo com o planejamento de misturas de rede simplex com pontos adicionais. As diferentes misturas foram compactadas em prensa uniaxial com acionamento simples à 990 MPa de pressão e posteriormente sinterizadas na temperatura de 1200ºC em atmosfera de argônio tecnicamente puro. Os corpos sinterizados apresentaram o estágio de crescimento do pescoço, uma microestrutura com presença de cementita globulizada em uma matriz ferrítica e microdureza de 230HV. Neste trabalho, foi possível determinar os parâmetros da metalurgia do pó e a mistura de tamanhos das partículas para obter componentes com densidade de 90% em relação a teórica, densidade essa encontrada em produtos industrializados. Para realização deste estudo, o equipamento de densidade batida foi projetado e construído pelo autor. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-07-05T12:46:14Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Leonardo Meneghel.pdf: 10589642 bytes, checksum: b89cfd283bc311ec17c4657889bc1d3a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-05T12:46:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Leonardo Meneghel.pdf: 10589642 bytes, checksum: b89cfd283bc311ec17c4657889bc1d3a (MD5) Previous issue date: 2017-07-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / This research has determined the parameters of powder metallurgy in order to use the wasted powder from the shot blasting process and transform it in components. The wasted was evaluated by its physical and micro-structural characteristics, and the sintered bodies were characterized for its micro-structural, hardness and density. The particles of the wasted powder were characterized according the size distribution in sieving and found a Gaussian distribution with a medium particle dimension of 180 µm. In the morphologic evaluation of the wasted by image analysis, it was possible to identify that the predominant shape of the particles bigger than 300 µm were spherical, with circularity of 0.86, while the smaller particles were plate-shaped with the circularity of 0.76. The properties of flow rate determined by the Angle of Repose and the Hall Flowmeter Funnel methods achieved similar values of commercial powders. The Archimedes density of green and sintered bodies and the apparent density of Arnold and Hall Flowmeter Funnel were evaluated. The optimal mixture with higher density, composed by 1/6 small + 1/6 medium + 2/3 big, was found from pre-established mixtures according to the simplex lattice design and the technique of tapped density. Different mixtures were compacted in an uniaxial press with a single-action in 990 MPa and later sintered in 1200ºC with a controlled argon atmosphere. The sintered bodies showed a growing neck stage, a micro-structure with globular cementite in a ferritie matrix, and the micro-hardness of 208 HV. In this work, it was possible to determine the parameters of powder metallurgy and the mixture of particle sizes in order to obtain components with 90% density in relation to theoric density, which is found in commercial products. In order to complete this study, the tapped density equipment was designed and built by the author.

O presente trabalho objetiva o estudo, obtenção e caracterização da liga magnética macia Fe-Si-P produzida por metalurgia do pó convencional visando à futura aplicação em núcleos de máquinas elétricas, atualmente fabricados por estampagem de chapas. Escolheu-se com base em testes prévios a liga Fe-3%Si-0,75%P. Para a obtenção da liga, foi utilizada a rota de mecâno-síntese com diferentes tempos de moagem: 1 h, 3 h e 9 h, além do material sem moagem para comparação. Na sequência compactaram-se uniaxialmente a frio os corpos de prova a 600 MPa seguido de sinterização a 1150 ºC em atmosfera de gás argônio. A análise da influência do tempo de moagem nas propriedades físicas, mecânicas, magnéticas e elétricas no material sinterizado foi a meta central deste trabalho. A caracterização das propriedades físicas mostrou uma redução da densidade aparente do pó moído, um aumento da distribuição do tamanho de partícula e redução do mesmo com o aumento do tempo de moagem. No que se refere às propriedades magnéticas, evidenciou-se que o material moído durante 3h apresentou os melhores resultados de indução de saturação (1,15 T), apesar do aumento na coercitividade já previsto devido ao processo de mecâno-síntese. Além disso, a difração de raios-X detectou a formação da liga através da solução sólida dos elementos P e Si na matriz ferrita. A análise metalográfica revelou a diminuição do tamanho de grãos com o aumento do tempo de moagem. Por fim, realizou-se a simulação do protótipo para análise do desempenho do material visando à aplicação futura. Esta, realizada pelo método de elementos finitos em um núcleo de um gerador síncrono com ímãs permanentes de NdFeB resultou em uma densidade de fluxo (1,95T) para o material com 3h de moagem e um torque de apenas 13% inferior se comparado ao gerador convencional produzido com núcleos de chapas de aço elétrico. / The present work aims to study, obtaining and characterization of Fe-Si-P soft magnetic alloy produced by conventional powder metallurgy intended for the future application in electrical machines cores, currently manufactured by sheet metal forming. The alloy Fe-3%Si-0,75%P was chosen based on previous tests. To obtain the alloy was used mechanical alloying route with different milling times: 1 h, 3 h and 9 h, and the material without milling for comparison. In the sequence, the specimens were uniaxially cold compacted at 600 MPa followed by sintering at 1150 ° C in an atmosphere of argon. The analysis of the influence of milling time on the physical, mechanical, magnetic and electric properties of the sintered material was the central goal of this work. The physical properties characterization showed a reduction in the bulk apparent density of the milled powder, an increase in particle size distribution and reduction thereof with increasing milling time. As regards magnetic properties, it was observed that the milled material for 3 hours showed the best results of saturation induction (1.15 T), despite the increase in the coercivity as expected due to the inherent mechanical alloying process. Furthermore, the X-ray diffraction detected the alloy formation through the solid solution of P and Si elements in the ferrite matrix. The metallographic analysis showed the decrease in grain size with increasing milling time. Finally, were performed a simulation prototype for analysis of material performance in order to future implement. This, held by finite element method on a synchronous generator core with NdFeB permanent magnets, resulting in a flux density (1.95 T) for the material with 3h of milling and a torque of only 13% lower compared to conventional generator produced with cores of electric steel sheet.