Orientadores: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia, Carlos Kenichi Suzuki / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T02:17:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zolotar_MayardSamis_D.pdf: 11942077 bytes, checksum: ae0c7cdf8edae46bf7424f399368d715 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho teve como objetivos a síntese, através do processo sol-gel, de vidros e vitrocerâmicas de diferentes composições, no sistema SiOrAhO3-CaO-CaF2, formulação básica do componente inorgânico dos cimentos de ionômero de vidro comerciais, sua caracterização microestrutural e uma avaliação preliminar do tempo de cura e da resistência mecânica à compressão dos cimentos obtidos a partir destes materiais. Utilizou-se a técnica de modelagem de misturas na seleção das composições sintetizadas neste trabalho. A caracterização dos vidros e vitro-cerâmicas obtidos realizou-se através de análise química por fluorescência de raios-x e espectroscopia de plasma, diftação de raios-x, análises termogravimétrica e termodiferencial, espectroscopia de Ínftavermelho com transformada de Fourier, espectroscopia RAMAN, microscopia eletrônica de varredura convencional, acoplada à análise dispersiva de raios-x e microscopia eletrônica de alta resolução. Concluiu-se ser possível obter vidros e vitro-cerâmicas ricos em flúor, em temperatura ambiente, através da técnica de processamento sol-gel. Está última mostrou-se adequada para a síntese de vidros e vitro-cerâmicas do sistema estudado, sendo estes últimos aplicáveis como componentes inorgânicos de cimentos de ionômero de vidro para uso odontológico / Abstract: The present work aimed at the synthesis of sol-gel glasses and glass ceramics in the SiO2-AhO3-CaO-CaF2 system, the basic formulation of the inorganic component of commercial glass ionomer cements, their microstructure characterisation, and a preliminary evaluation of the setting time and compressive strength of the cements obtained from these materials. The compositions employed in this work were chosen from a design generated through the mixture design technique. The characterisation of the sol-gel glasses and glass-ceramics was carried out by chemical analysis through x-ray fluorescence and inductive coupled plasma spectroscopy, x-ray diffraction, thermogravimetry and differential thermal analysis, infrared and RAMAN spectroscopies, conventional scanning electron microscopy with x-ray dispersive analysis, and high resolution scanning electron microscopy. Fluorine-rich glass and glass-ceramics were obtained at room temperature through the sol-gel processing technique. The latter also proved to be adequate for the synthesis of glasses and glass-ceramics in the above system which are suitable to be used as the inorganic component of glass ionomer dental cements / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:30:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sa_FernandoAntoniode_D.pdf: 5286579 bytes, checksum: 97afbf6e60cd1ea78b136db807f68a23 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Ligas Sn-Pb e Al-Cu foram solidificadas direcionalmente em condições de fluxo de calor transitório, tendo sido determinadas as seguintes variáveis térmicas: coeficiente transitório de transferência de calor metal/molde, taxa de resfriamento à frente da isoterma liquidus e tempo local de solidificação. Os espaçamentos dendríticos terciários são medidos ao longo da seção longitudinal dos lingotes. Observa-se que os espaçamentos dendríticos terciários parecem se iniciar a partir dos braços dendríticos secundários somente quando é alcançada um determinado valor do fator paramétrico (o = fiCo) é alcançado. Tal fator relaciona a taxa de resfriamento com o teor de soluto da liga. Verifica-se que um expoente -0,55 caracteriza a variação do espaçamento terciário com a taxa de resfriamento para qualquer liga hipoeutética examinada. A influência da composição inicial da liga sobre os valores dos espaçamentos dendríticos terciários é também analisada. Propõe-se a inserção de expressões analíticas para cálculo da taxa de resfriamento nas equações experimentais obtidas, permitindo-se estabelecer fórmulas empíricas, correlacionando espaçamentos dendríticos terciários com parâmetros operacionais de solidificação em condições transitórias, tais como: temperatura de superaquecimento_ tipo de molde e coeficiente transitório de transferência de calor metal/molde / Abstract: Solidification thennal variables, i.e., transient metal/mold heat transfer coefficient, tip cooling rate, local solidification time and tertiary dendrite ann spacings have been measured in Sn-Pb and AI-Cu alloys directionally solidified under unsteady-state heat flow conditions. The tertiary anns seem to initiate from the secondary branches on1y when a certain value of a parametric factor (õ = t /Co) relating cooling rate and alloy solute content is attained. It was observed that a - 0.55 power law characterizes the tertiary spacing variation with the cooling rate, for any hypoeutectic a1loy experimentally examined. The influence of initial alloy composition on tertiary dendritic spacing is also analyzed. The insertion of analytical expressions for cooling rate into the resulting experimental equations pennitting to establish empirical fonnulae relating tertiary dendrite spacing with unsteady-state solidification parameters like: melt superheat, type of mold and transient metal/mold heat transfer coefficient is proposed. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Os aços-ferramenta têm importante participação no mercado mundial de aços. São usados na indústria metal-mecânica como ferramentas de corte, moldes, punções, matrizes, etc. Devido ao uso de grande responsabilidade, é importante discutir a relação entre microestrutura e propriedades mecânicas, porque é uma prática comum na indústria especificar os tratamentos térmicos com base principalmente na dureza final do material, sem considerar que para um mesmo valor de dureza um aço-ferramenta pode apresentar diferenças nas propriedades mecânicas, dependendo do ciclo de tratamento térmico aplicado. Logo, esta seleção de tratamento térmico é um aspecto tecnológico relevante no desempenho de aços-ferramentas.Os materiais selecionados foram os aços VND, Calmax, VF-800 e Vanadis 10, sendo os três primeiros produzidos por fundição – rota convencional e o último produzido por processo de pressão isostática a quente (HIP) – rota sinterizada.O objetivo deste trabalho foi avaliar o tratamento térmico, a microestrutura e as propriedades mecânicas destes quatro açosferramenta para trabalho a frio, para determinar o tratamento térmico capaz de promover a melhor relação dureza-tenacidade. Os resultados mostraram para o aço VND a possibilidade de se trabalhar com nível de dureza um pouco superior ao recomendado pelo fabricante, com sensível melhora nos parâmetros de resistência sem, no entanto, a ocorrência de um decréscimo importante em termos de tenacidade. Para o aço Calmax os resultados mostraram a possibilidade de trabalhar com dureza um pouco inferior à recomendada pelo fabricante, com significativa melhora nos parâmetros de tenacidade, sem a ocorrência de um decréscimo na resistência. Para os aços VF-800 e Vanadis 10, os resultados obtidos utilizando-se temperatura de revenimento inferior à recomendada pelo fabricante mostraram um ótimo desempenho em todos os ensaios, com particular atenção aos resultados de energia absorvida. / Tool steels have important participation in the worldwide market of steels. They are used by metal-mechanical industry as cutting tools, molds, punches, dies etc.Due to the use of great responsibility, it is important to discuss the relationship between microstructure and mechanical properties because it is a common practice in industry to specify heat treatments based mainly in the final hardness of the material without considerations about that for the same value of hardness a tool-steel can present differences in mechanical properties, depending on the heat treatment cycle applied. Thus, the selection of the heat treatment is a relevant technological aspect in the performance of tool steels. The materials selected were VND, Calmax, VF800 and Vanadis 10, being the three first produced by hot ingot casting followed by hot working - conventional route, and the last one by hot isostatic pressing (HIP) process – sintering route. The aim of this work was to evaluate the heat treatment, microstructure and mechanical properties of these four tool steels for cold work application in order to determine the heat treatment able to promote the best relationship hardness-toughness. The results have shown for VND steel the possibility of working with hardness slightly higher than that recommended by the manufacturer, with sensible improvement of strength without, however, the occurrence of an important decrease in toughness. For the Calmax steel the results have shown the possibility of working with hardness values slightly lower than that recommended by the manufacturer, with significant improvement in toughness, without the occurrence of a strength decreasing. For the steels VF-800 and Vanadis 10, the results of lower temperature of tempering than the recommended by the manufacturer have indicated good performance in all mechanical tests, with attention to the absorbed energy results.

Maurolicus stehamanni é a espécie pelágica mais abundante no ecossistema de Quebra de Plataforma da Região Sudeste e Sul do Brasil, sendo o principal componente da dieta dos atuns e das lulas. Com base em amostras coletadas com o N/Oc Atlântico Sul em três épocas do ano distintas, neste estudo foi comparado o crescimento da espécie em duas diferentes localidades, Cabo Frio (RJ) na região Sudeste, e Rio Grande (RS) na região Sul, utilizando a microestrutura, a morfologia e a ontogenia dos otólitos saggitae. Foram analisadas as variáveis: Comprimento padrão, Peso, Sexo, Raio do Otólito, Tamanho do Rostrum, a Espessura de 15 microincrementos consecutivos, Área e Perímetro da linha dos otólitos e a Idade dos peixes obtida por meio da contagem dos microincrementos. Os dados foram analisados por meio de métodos gráficos, análises de variância (ANOVA) e covariância (ANCOVA). As relações entre as variáveis foram modeladas, utilizando-se modelos lineares e não lineares, e comparadas entre as duas regiões. Ficou demonstrada a existência de variações significativas no crescimento entre os indivíduos dessas Regiões. Os peixes da Região Sudeste são maiores, em tamanho e massa e mais velhos, apresentando espessuras dos microincrementos significativamente maiores do que os da Região Sul, fatos que indicam uma maior taxa de crescimento dos peixes na Região Sudeste. Os peixes do Sudeste apresentam, em média, para uma mesma idade, menor Raio, Área e Perímetro dos otólitos, fato atribuído a um efeito da taxa de crescimento, como constatado para outras espécies do gênero. Um novo método gráfico foi elaborado para representar as mudanças ontogenéticas que ocorrem no formato dos otólitos ao longo do crescimento, utilizando-se sua silhueta e os índices de forma: Circulariedade e o Fator de Forma, os quais foram comparados entre Regiões. Apesar das diferenças citadas, semelhanças foram detectadas entre as regiões, para os parâmetros do modelo de von Bertalanffy do Sudeste (L= 48,04 mm e k= 0,01 dias -1) e do Sul (L =46, 12 mm e k= 0,01 dias -1) e, no formato dos otólitos. Hipóteses sobre as tais diferenças e semelhanças foram levantadas e discutidas. / Maurolicus stehamanni is the most abundant pelagic fish in the Slope Ecosystem of the South and Southeastern Brazil Region, being the main component of the diet of tunas and squids. Based on samples collected with the R.V. Atlantico Sul in three distinct seasons of the year, the main objective of this study was to compare the growth of the species between two different localities, Cabo Frio (RJ) in the Southeastern Region, and the Rio Grande (RS) in the South, through the analysis of the microstructure, morphology and ontogeny of otoliths. The following variables were evaluated: Standard Length, Weight, Sex, Otolith length, Size of the Rostrum, Width of 15 Consecutive Microincrements, Area, Perimeter of the otolith contour line and Age. Data were analyzed through graphical methods, analyses of variance (ANOVA) and covariance (ANCOVA). The relationships between the variables were modeled, using linear and non linear models, which were compared between the regions. It was found significant variations in growth between regions. Fish from the Southeast Region were bigger, in size and mass, and older, presenting microincrements width significantly larger than of the South region, indicating a higher growth rate of the specimens from the Southeast region. The fish from Southeast region presented on average, at a same age, smaller Lenght, Area and Perimeter of the otoliths, which can be attributed to a growth rate effect, as verified in other species of the genera. A novel graphic approach was performed in order to represent the ontogenetic changes in the shape of the otoliths during the growth, using its silhouette and indices of form, Circularity and the Form Factor. Despite of those differences, similarities were detected between the fish from the two regions for the parameters of the von Bertalanffy´s model, Southeast (L= 48,04 mm and k = 0,01 days-1) and South ( L = 46.12 mm and k = 0,01 days-1), and for the otolith´s shape. Hypotheses about variations and similarities were raised and discussed.

Ao longo dos anos o crescente interesse pelo aumento das propriedades mecânicas de resistência dos aços, bem como busca por uma tenacidade à fratura aumentada, tem levado o desenvolvimento de novos aços de ultra-alta resistência. Essa classe de aços se demonstra bastante adequada a uma série de aplicações em componentes de alta responsabilidade, como os da indústria aeronáutica. O aço VART 100 é um desenvolvimento da Villares Metals S.A. e é um aço diferenciado, por seu maior teor de níquel, cromo e molibdênio e pela introdução de cobalto em sua composição química que se apresenta como um aço nacional para substituição com vantagens do aço SAE 300M. No mercado internacional existe um aço que tem sido utilizado para este tipo de aplicação com grande sucesso que é o aço AerMet 100. Vários ciclos de tratamentos térmicos podem ser utilizados no VART 100 levando a uma elevada resistência mecânica que pode ter sérias implicações na sua tenacidade à fratura e resistência a fadiga. Este trabalho faz parte de um estudo maior do aço VART100, onde as propriedades mecânicas de tenacidade ao impacto, tenacidade à fratura, vida em fadiga e resistência a propagação de trinca por fadiga estão sendo estudados. Especificamente neste trabalho foram realizadas analises microestruturais, ensaios de dureza Rockwell, ensaios de tração, propagação de trinca por fadiga, curvas da/dN x ΔK e de tenacidade à fratura,KIC, além da avaliação dos micromecanismos de fratura. Os resultados da análise microestrutural mostrou que os grãos da austenita anterior possuem um tamanho médio de 11,6 μm e uma distribuição homogênea de finos precipitados na matriz de martensita envelhecida. Os parâmetros de resistência mecânica obtidos no ensaio de tração do aço VART 100 se apresentaram muito similares aos dos aços SAE 300M e AerMet 100, entretanto os parâmetros de ductilidade apresentaram valores superiores em relação tanto ao 300M quanto em relação ao Aermet 100. Do ensaio de tenacidade à fratura, observa-se que em relação ao aço SAE 300M, o aço VART 100 apresenta uma superior tenacidade à fratura, entretanto com relação ao AerMet 100, ainda que os parâmetros de resistência são similares, o AerMet 100 apresenta uma destacada superioridade na tenacidade à fratura (cerca de 57% superior). Dos parâmetros obtidos nos ensaios de propagação de trinca por fadiga, observamos que os valores de ΔK0 da Região I são semelhantes independente das direções ensaiadas R-C e LR, mas há uma pequena redução nesse valor quando a razão de carga aumentou de 0,1 para 0,5. A região de Paris foi insensível a variação da razão de carga. Assim, os parâmetros C e m obtidos na Região II, fornece valores bastante similares, que comparados através da utilização da equação de Forman modificada, nos permite notar um desempenho levemente superior do Aermet 100 comparado ao VART 100. / Over the years a growing interest in increasing the mechanical strength of steels, as well as, the search for an increased fracture toughness, has led to the development of new ultra-high resistance steels. This class of steels demonstrated to be well suited to a variety of applications in components of high responsibility, such as the ones for the aerospace industry. The VART 100 steel is a Villares Metals S.A. development and is a distinctive steel, for its higher content of nickel, chromium and molybdenum and the introduction of cobalt and Ti in its chemical composition that presents as a national option for replacement, with advantages, for the SAE 300M steel . In the international market there is a steel that has been used for this type of application with great success, it is named AerMet 100. Different heat treatment cycles can be used in VART 100 leading to high mechanical resistance that may cause serious implications on their fracture toughness and fatigue resistance. This work is part of a larger study with the VART100 steel, where the mechanical properties, such as impact resistance, fracture toughness, fatigue life, and fatigue crack propagation resistance are being studied. Specifically in this work the microstructural analysis, Rockwell hardness testing, tensile, fatigue crack propagation curves da / dN x ΔK and fracture toughness, KIC, were carried out. The microstructural results showed that the prior austenite grains have an average size of 11.6 μm and a homogeneous distribution of fine precipitates in a aged martensite matrix. The mechanical strength obtained in the tensile test of the VART 100 steel are very similar to both the SAE 300M steels and AerMet 100, however the ductility parameters showed higher values than the ones for 300M and Aermet 100 steels. From the fracture toughness test, it was observed that the VART 100 exhibits superior fracture toughness than the SAE 300M, but in relation to the AerMet 100 steel, although the strength parameters are similar, the AerMet 100 presented an outstanding superior fracture toughness (about 57% higher). From the fatigue crack propagation tests, we observed that the values of K0 (Region I) are similar regardless of the tested R-C and L-R directions, but there is a small reduction in value when the load ratio increased from 0.1 to 0.5 . The Paris region was insensitive to variation of the load ratio. Thus, the C and m parameters, obtained in Region II, provided very similar values, if compared by using the modified Forman equation, allows us to observe a slightly higher performance of AerMet 100 when compared to VART 100.

As propriedades de superfícies de pós cerâmicos desempenham um papel importante na produção de dispositivos de alta qualidade, elevado desempenho e confiabilidade. Muitas dessas propriedades estão relacionadas a interações com o meio em que o material esta presente. Um exemplo, são materiais cerâmicos utilizados em sensores de gases. A perovisquita BaSnO3 (estanato de bário) é um de material cerâmico promissor a sensor de gás. Neste sentido, a proposta do presente trabalho consistiu em realizar a síntese do composto BaSnO3 por reação no estado sólido e preparar cerâmicas com o objetivo de estudar suas propriedades estruturais, microestruturais e seu comportamento elétrico em função da atmosfera. As amostras foram caracterizadas utilizando-se as técnicas de termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial, difratometria de raios x, microscopia eletrônica de varredura, dilatometria e espectroscopia de impedância. Para a produção do BaSnO3 foram utilizadas duas metodologias de síntese. A primeira, chamada de rota 1, a preparação foi realizada a partir da mistura direta dos pós precursores, sem aquecimento prévio. A segunda metodologia, denominada rota 2, os pós precursores foram submetidos a um aquecimento separadamente antes da mistura e síntese. Os resultados obtidos utilizando a rota 1 mostraram a presença de fases secundárias (SnO2 e BaCO3) ao material pretendido, além da formação de fase líquida durante o processo de sinterização das cerâmicas. Contudo, os resultados obtidos com o procedimento adotado na rota 2 mostraram apenas a presença da fase desejada e ausência de fase líquida durante a sinterização. Com o objetivo de assegurar que a presença de fases secundárias na rota 1 e a fase líquida observadas nas microestruturas foram devido a presença de água adsorvida nos pós precursores, corpos cerâmicos `a verde produzidos pela rota 2 foram submetidos a imersão em água por aproximadamente 10 horas antes da sinterização. Este procedimento não resultou no aparecimento de fases secundárias, como era esperado, porém verificou-se a formação de fase líquida durante o processo de sinterização. As cerâmicas assim processadas apresentaram menor densidade relativa e maior tamanho médio de grão. Para a caracterização elétrica das cerâmicas foram utilizados as seguintes atmosferas: ar, em condição de pressão distinta, argônio contendo 5% de hidrogênio e argônio contendo 15% de hidrogênio. Os resultados mostraram que o estanato de bário apresenta significativa sensibilidade relativa da condutividade elétrica para as atmosferas estudadas a temperaturas acima de 100oC. / The surface properties of ceramic powders play an important role in the production of devices of high quality, high performance and reliability. Many of these properties are related to interactions with the environment. One example, ceramics are used in gas sensor devices. A ceramic material that has been reported as promising gas sensor is perovskite BaSnO3 (barium stannate). In this work we performed the synthesis of the BaSnO3 compound by solid state reaction to study its structural properties, microstructure and electrical behavior in function of atmosphere. The samples were characterized by thermogravimetry, differential scanning calorimetry, x-ray diffraction, scanning electron microscopy, dilatometry and impedance spectroscopy. For the production of BaSnO3 used two methods of synthesis. the first method, called route 1, the preparation was performed directly from the mixing of powder precursors. The second, named as route 2, the precursor powders were subjected to heating separately before mixing. The results obtained using the route 1 showed the presence of secondary phases (SnO2 and BaCO3) and the formation of liquid phase during sintering of the ceramics. The results obtained with the procedure adopted in the route 2 showed only the presence of the desired (BaSnO3) phase and no liquid phase during sintering. In order to investigate what the effects caused by the water adsorption by perovskite BaSnO3, the green-ceramic bodies produced by route 2 were submitted to immersion in water prior to sintering. This procedure did not result in the appearance of secondary phases, but was verified the presence of the liquid phase, and the ceramics showed lower density and larger average grain size. For the electrical characterization we used the following atmospheres: vacuum, air, argon containing 5% hydrogen and argon containing 15% hydrogen. The results showed that the barium stannate shows a significant sensitivity to the conductivity in the studied atmospheres at temperatures above 100oC.

Este trabalho visou estudar o efeito dos parâmetros microestruturais da liga de latão 60/40 isenta de chumbo, com enfoque na observação da influência de 4 diferentes frações volumétricas e morfologias da fase &#946 nos aspectos de usinabilidade. Os resultados foram comparados com duas referências comerciais de ligas de latão, sendo uma de corte livre com adição de chumbo, e outra de latão 70/30 isenta de fase &#946. Esta comparação foi feita por meio dos ensaios de caracterização microestrutural, ensaios mecânicos de dureza Vickers, tração uniaxial e ensaios de usinabilidade. Na avaliação da usinabilidade foram estudadas as morfologias macro e microestrutural dos cavacos, rugosidade final das peças usinadas, medição das forças de corte e análise da vida útil da ferramenta. Esta comparação de desempenho em usinabilidade busca viabilizar a gradativa substituição das ligas de latão com chumbo por ligas isentas de metais pesados, preenchendo uma demanda crescente de mercado por este tipo de produto. A fase &#946 exerce uma importante influência na redução das forças de corte e rugosidade, além do fato de que o efeito térmico cumpre um papel importante no comportamento em usinagem dos latões, evidenciado pela alteração das frações volumétricas das fases µ e &#946 no cavaco analisado, a qual é associada a uma transformação de ordem-desordem. / This work presents a study of microstructural features of lead-free 60/40 brasses on their machinability, which was focused on the observation of four different volumetric fractions and morphologies of &#946 phase. Two commercial brasses were used as base materials: a free cutting brass with lead and a 70/30 brass without &#946 phase, respectively. These materials were manufactured through hot extruded, cold worked and heat treated rods of these three different alloys, and submitted a microstructure analysis, and mechanical characterization by Vickers hardness and a uniaxial tensile test. Machinability tests were conducted to evaluate the morphology and microstructure of the chips and the final roughness of the workpieces, cutting forces and tool wear test. The results help to evaluate the feasibility of substitution of the leaded brasses for brasses without heavy metals, filling a growing demand for this product in the industry. The &#946 phase has a strong influence on cutting forces and roughness reduction as well as the thermal effect plays an important role in the volume fraction of µ and &#946 phases of the analyzed chip, which was related to the presence of &#946 phase and an order-disorder transformation.

Cerâmicas à base de alumina pertencem à classe de materiais denominados estruturais, muito utilizados em ferramentas de corte. A alumina possui boas propriedades para uso como cerâmica estrutural e com o objetivo de melhorar suas tenacidade à fratura e resistência mecânica, são produzidos compósitos com diferentes aditivos. Novos estudos apontam para os micro-nanocompósitos, onde a adição de partículas micrométricas deve auxiliar no aumento da resistência mecânica, e de partículas nanométricas, no aumento da tenacidade à fratura. Neste trabalho foram obtidos micro-nanocompósitos à base de Al2O3 com inclusão de partículas nanométricas de NbC e micrométricas de WC com proporções de 2:1, 6:4, 10:5 e 15:10 e micro-nanocompósitos à base de Al2O3 com inclusão de partículas nanométricas de NbC e micrométricas de TaC com proporção de 2:1 em relação à alumina. Para o estudo de densificação, os micro-nanocompósitos foram sinterizados em dilatômetro com taxa de aquecimento de 20 °C / min até a temperatura de 1800 °C, em atmosfera de argônio. Com base nos resultados de dilatometria, corpos de prova foram sinterizados entre 1500°C e 1700°C, com patamar de 30 minutos, em forno resistivo de grafite e atmosfera de argônio. Foram determinadas as densidades, fases cristalinas formadas, durezas e tenacidades, e analisadas as microestruturas dos micro-nanocompósitos. As amostras Al2O3:NbC:TaC sinterizadas a 1700°C atingiram as maiores densidades aparentes (~95%DT) e a amostra sinterizada a 1600°C apresentou microestrutura homogênea e valor de dureza (15,8 GPa) em comparação à alumina pura. As composições com 3% de inclusões são as mais promissoras para aplicações futuras como ferramentas de corte. / Alumina based ceramics belong to a class of materials designated as structural, which are widely used in cutting tools. Although alumina has good properties for application as a structural ceramics, composites with different additives have been produced with the aim of improving its fracture toughness and mechanical strength. New studies point out micro-nanocomposites, wherein the addition of micrometric particles should enhance mechanical strength, and nano-sized particles enhance fracture toughness. In this work, alumina based micro-nanocomposites were obtained by including nano-sized NbC and micrometer WC particles at 2:1, 6:4, 10:5 and 15:10 vol% proportions, and also with the inclusion of nano-sized NbC and micrometer TaC particles at 2:1 vol% proportion. For the study of densification, micro-nanocomposites were sintered in a dilatometer with a heating rate of 20°C/min until a temperature of 1800°C in argon atmosphere. Based on the dilatometry results, specimens were sintered in a resistive graphite furnace under argon atmosphere between 1500°C and 1700°C by holding the sintering temperature for 30 minutes. Densities, crystalline phases, hardness and tenacity were determined, and micro-nanocomposites microstructures were analyzed. The samples Al2O3: NbC: TaC sintered at 1700 ° C achieved the greater apparent density (~ 95% TD) and the sample sintered at 1600 ° C showed homogeneous microstructure and increased hardness value (15.8 GPa) compared to the pure alumina . The compositions with 3% inclusions are the most promising for future applications.

Os aços-ferramenta têm importante participação no mercado mundial de aços. São usados na indústria metal-mecânica como ferramentas de corte, moldes, punções, matrizes, etc. Devido ao uso de grande responsabilidade, é importante discutir a relação entre microestrutura e propriedades mecânicas, porque é uma prática comum na indústria especificar os tratamentos térmicos com base principalmente na dureza final do material, sem considerar que para um mesmo valor de dureza um aço-ferramenta pode apresentar diferenças nas propriedades mecânicas, dependendo do ciclo de tratamento térmico aplicado. Logo, esta seleção de tratamento térmico é um aspecto tecnológico relevante no desempenho de aços-ferramentas.Os materiais selecionados foram os aços VND, Calmax, VF-800 e Vanadis 10, sendo os três primeiros produzidos por fundição – rota convencional e o último produzido por processo de pressão isostática a quente (HIP) – rota sinterizada.O objetivo deste trabalho foi avaliar o tratamento térmico, a microestrutura e as propriedades mecânicas destes quatro açosferramenta para trabalho a frio, para determinar o tratamento térmico capaz de promover a melhor relação dureza-tenacidade. Os resultados mostraram para o aço VND a possibilidade de se trabalhar com nível de dureza um pouco superior ao recomendado pelo fabricante, com sensível melhora nos parâmetros de resistência sem, no entanto, a ocorrência de um decréscimo importante em termos de tenacidade. Para o aço Calmax os resultados mostraram a possibilidade de trabalhar com dureza um pouco inferior à recomendada pelo fabricante, com significativa melhora nos parâmetros de tenacidade, sem a ocorrência de um decréscimo na resistência. Para os aços VF-800 e Vanadis 10, os resultados obtidos utilizando-se temperatura de revenimento inferior à recomendada pelo fabricante mostraram um ótimo desempenho em todos os ensaios, com particular atenção aos resultados de energia absorvida. / Tool steels have important participation in the worldwide market of steels. They are used by metal-mechanical industry as cutting tools, molds, punches, dies etc.Due to the use of great responsibility, it is important to discuss the relationship between microstructure and mechanical properties because it is a common practice in industry to specify heat treatments based mainly in the final hardness of the material without considerations about that for the same value of hardness a tool-steel can present differences in mechanical properties, depending on the heat treatment cycle applied. Thus, the selection of the heat treatment is a relevant technological aspect in the performance of tool steels. The materials selected were VND, Calmax, VF800 and Vanadis 10, being the three first produced by hot ingot casting followed by hot working - conventional route, and the last one by hot isostatic pressing (HIP) process – sintering route. The aim of this work was to evaluate the heat treatment, microstructure and mechanical properties of these four tool steels for cold work application in order to determine the heat treatment able to promote the best relationship hardness-toughness. The results have shown for VND steel the possibility of working with hardness slightly higher than that recommended by the manufacturer, with sensible improvement of strength without, however, the occurrence of an important decrease in toughness. For the Calmax steel the results have shown the possibility of working with hardness values slightly lower than that recommended by the manufacturer, with significant improvement in toughness, without the occurrence of a strength decreasing. For the steels VF-800 and Vanadis 10, the results of lower temperature of tempering than the recommended by the manufacturer have indicated good performance in all mechanical tests, with attention to the absorbed energy results.

Cerâmicas à base de alumina pertencem à classe de materiais denominados estruturais, muito utilizados em ferramentas de corte. A alumina possui boas propriedades para uso como cerâmica estrutural e com o objetivo de melhorar suas tenacidade à fratura e resistência mecânica, são produzidos compósitos com diferentes aditivos. Novos estudos apontam para os micro-nanocompósitos, onde a adição de partículas micrométricas deve auxiliar no aumento da resistência mecânica, e de partículas nanométricas, no aumento da tenacidade à fratura. Neste trabalho foram obtidos micro-nanocompósitos à base de Al2O3 com inclusão de partículas nanométricas de NbC e micrométricas de WC com proporções de 2:1, 6:4, 10:5 e 15:10 e micro-nanocompósitos à base de Al2O3 com inclusão de partículas nanométricas de NbC e micrométricas de TaC com proporção de 2:1 em relação à alumina. Para o estudo de densificação, os micro-nanocompósitos foram sinterizados em dilatômetro com taxa de aquecimento de 20 °C / min até a temperatura de 1800 °C, em atmosfera de argônio. Com base nos resultados de dilatometria, corpos de prova foram sinterizados entre 1500°C e 1700°C, com patamar de 30 minutos, em forno resistivo de grafite e atmosfera de argônio. Foram determinadas as densidades, fases cristalinas formadas, durezas e tenacidades, e analisadas as microestruturas dos micro-nanocompósitos. As amostras Al2O3:NbC:TaC sinterizadas a 1700°C atingiram as maiores densidades aparentes (~95%DT) e a amostra sinterizada a 1600°C apresentou microestrutura homogênea e valor de dureza (15,8 GPa) em comparação à alumina pura. As composições com 3% de inclusões são as mais promissoras para aplicações futuras como ferramentas de corte. / Alumina based ceramics belong to a class of materials designated as structural, which are widely used in cutting tools. Although alumina has good properties for application as a structural ceramics, composites with different additives have been produced with the aim of improving its fracture toughness and mechanical strength. New studies point out micro-nanocomposites, wherein the addition of micrometric particles should enhance mechanical strength, and nano-sized particles enhance fracture toughness. In this work, alumina based micro-nanocomposites were obtained by including nano-sized NbC and micrometer WC particles at 2:1, 6:4, 10:5 and 15:10 vol% proportions, and also with the inclusion of nano-sized NbC and micrometer TaC particles at 2:1 vol% proportion. For the study of densification, micro-nanocomposites were sintered in a dilatometer with a heating rate of 20°C/min until a temperature of 1800°C in argon atmosphere. Based on the dilatometry results, specimens were sintered in a resistive graphite furnace under argon atmosphere between 1500°C and 1700°C by holding the sintering temperature for 30 minutes. Densities, crystalline phases, hardness and tenacity were determined, and micro-nanocomposites microstructures were analyzed. The samples Al2O3: NbC: TaC sintered at 1700 ° C achieved the greater apparent density (~ 95% TD) and the sample sintered at 1600 ° C showed homogeneous microstructure and increased hardness value (15.8 GPa) compared to the pure alumina . The compositions with 3% inclusions are the most promising for future applications.