Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-28. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:03Z : No. of bitstreams: 1 000848192.pdf: 8037220 bytes, checksum: 24efc4e89d7adb1282b6442410df4998 (MD5) / O aço AISI 300M, considerado um aço de ultra-alta resistência, foi desenvolvido como uma evolução ao aço SAE 4340, para adquirir melhor tenacidade e soldabilidade em aplicações que exigem melhores propriedades mecânicas e facilidade de têmpera. Sua utilização hoje está voltada para o segmento aeroespacial, sendo empregado em partes do veículo lançador de satélites (VLS), alguns veículos de sondagem que fazem parte do Programa Espacial Brasileiro e na confecção de seus envelopes motores (propulsores). A proposta deste trabalho é atribuir melhores características à utilização deste aço, mediante processos e equipamentos de baixo custo. Para isso foram realizados ciclos de transformações martensíticas com o intuito de refino da microestrutura. Os ciclos de transformações martensíticas foram realizados em fornos resistivos do tipo mufla. Buscando-se a nucleação de novos grãos a cada nova transformação martensítica. Para análise dos resultados obtidos foi utilizada a técnica da microcospia correlativa, que consiste na associação de técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura com o intuito de investigar um mesmo assunto. Através dessa técnica foi possível caracterizar o material tornando possível a verificação e identificação de estruturas em microscopia óptica. Foram realizados ensaios mecânicos como ensaios de tração, dureza, além de análise microestrutural e difração de raios-x, para uma melhor análise dos resultados. Foi avaliado que a melhor condição para o refino dos grãos por ciclos de transformação martensítica foi para ciclos com o aquecimento até 900°C e têmpera em água / The AISI 300M steel, known as a ultra-high strength steel, was developed as an evolution of the SAE 4340 steel, in order to acquire a better tenacity and weldability in applications that demand better mechanical properties and quenching facility. Nowadays, its use is directed for the aerospace segment, being it applied in satellite launch vehicle (VLS) parts, in some probing vehicles that are part of the Brazilian Space Program and in the production of its propellant envelopes (propellant). The aim of this paper is to attribute better features to the use of this steel, through low cost procedures and equipment. For this purpose, martensitic transformation cycles were made to refine microstructures. The martensitic transformation cycles were made in a resistive mufla oven, aiming at nucleation of new grains in each new martensitic transformation. To analyze the results obtained, a correlative microscopy technique was used, which consists in the association of optical microscopy technique and electronic scanning with the purpose of investigating the same subject. Through this technique it was possible to check and identify the structures in an optical microscopy. Mechanical tests, such as tensile and hardness tests, besides a microstructural analysis and X-ray diffraction, were made in order to improve the results analysis. Cycles with heating to 900ºC and water quenching were considered the best condition of grain refining per martensitic transformation cycle

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-12-05Bitstream added on 2014-06-13T19:22:32Z : No. of bitstreams: 1 000733743.pdf: 6109603 bytes, checksum: 3ac81b0010720c7afd549673cf935b17 (MD5) / Atualmente a indústria ferroviáriaenfrentao desafio de reduzir os custos operacionais envolvidos no transporte de cargas e passageiros. Uma das formas de aumentar a eficiência deste tipo de transporte se baseia no aumento da velocidade dos trens e das cargas transportadas por eixo, o que torna as ferrovias mais competitivas. No entanto estas soluções geram elevadas tensões nas rodas ferroviárias aumentando assim a possibilidade de ocorrerem falhas por fadiga nas mesmas. Por se tratar do componente mais críticonos trens, as rodas ferroviárias são alvo de grande parte das recentes pesquisas na área de desenvolvimento de novos materiais e processos de fabricação, uma vez que sua falha certamente ocasionará um descarrilamento do vagão ou locomotiva. A segurança da operação é o fator mais importante na ferrovia, portanto,novos materiais e processos produtivos devem ser exaustivamente testados a fim de garantir a confiabilidade dos componentes. O objetivo deste trabalho é verificar o desempenho de um aço microligado, recentemente desenvolvido no setor ferroviário, bem como estudar a influência dos processos de forjamento e fundição no comportamento mecânico e em fadiga de rodas ferroviárias. As rodas fundidas apresentam vantagens econômicas devido ao menor custo de fabricação, no entanto a sua utilização em composições destinadas ao transporte de passageiros deve ser bem avaliada uma vez que a aplicação deste tipo de componente de maneira alguma pode afetar a segurança de operação das ferrovias. Foram avaliadas três rodas através de ensaio microestrutural, tamanho de grão, nível de inclusão não-metálica, dureza, tração, impacto, tenacidade à fratura e fadiga, sendo uma roda fabricada por forjamento e com aço classe “C” (0,7% C), uma fabricada por fundição com o mesmo material e outra roda forjada produzida com o aço classe “C”... / Currently the rail industry has thechallenge of reducing operating costs engaged in freight andpassengers transport. One way to increase the efficiency of transportation is based on increasingthe speed andload of the railway whichmake it morecompetitive. However these solutions generate a high level stresson railway wheels increasing the possibility of failure. Since it is the most critical component in trains,railway wheels are the subjected to a large part of recent research on new materials development and manufacturing processes,as their failure certainly will result a derailment of the wagon or locomotive. Safety during operation is themost important factor in the railway,thus, new materials and manufacturing processes must be extensively tested to ensure the reliability of the components. The purposeof this work isto verifythe performance of amicroalloyed steel, recently developed forthe railroad industry, and investigatethe influence of forging and casting processes on mechanicaland fatigue behavior of railway wheels. The cast wheels present economic advantages due to lower manufacturing cost, however their use in railways designed to carry passengers should be thoroughly evaluated since the use of cast wheels cannot affect the safe operation of railroads. Three wheels were evaluated by microstructure testing, grain size, and content of nonmetallic inclusion determination, hardness, impact test, fracture toughness and fatigue test. One wheel was forged in Class C steel (0.7% C), one wheel cast in Class C material and the third one was forged in vacuum degassed microalloyed steel (Nb and Mo). Test results indicate that the microalloyed forged wheel presented superior values of yield strength, hardness, fracture toughness and fatigue behavior as compared to others. When comparing forged and cast wheels similar tensile and hardness properties were observed, being found superiority ... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2017-09-27T20:22:32Z No. of bitstreams: 1 DissLFG.pdf: 4557054 bytes, checksum: 49d082b3a2adae8674cfd11cfa9c75b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-29T17:41:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLFG.pdf: 4557054 bytes, checksum: 49d082b3a2adae8674cfd11cfa9c75b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-29T17:41:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLFG.pdf: 4557054 bytes, checksum: 49d082b3a2adae8674cfd11cfa9c75b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-29T17:46:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLFG.pdf: 4557054 bytes, checksum: 49d082b3a2adae8674cfd11cfa9c75b9 (MD5) Previous issue date: 2017-01-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Al-Mg-Fe alloys are appointed as favorable ones in respect of the costs involved and all the required properties for successful vessel service. However, experimental inter-relations of solidification thermal parameters, microstructure and mechanical resistance are still undetermined. In the present research work, the dependences of tensile properties on the length scale of the dendritic morphology of ternary Al-1.2wt.%Mg-1.5wt.%Fe and Al-7.0wt.%Mg-1.5wt.%Fe alloys are examined. Transient heat flow conditions during solidification have been achieved by the use of a directional solidification system, thus permitting a comprehensive characterization of the dendritic microstructures to be performed. Thermo-Calc computations, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analyses were carried out to give support to the extensive microstructural evaluation performed with both ternary Al-Mg-Fe alloys. Experimental growth relations of primary, λ1 and secondary, λ2 dendrite arm spacings with cooling rate (ṪL) and of tensile properties with λ2 are proposed. For both alloys examined, Hall-Petch type formulae show that the tensile strength increase with the decrease in λ2. The soundest strength-ductility balance is exhibited by the Al-7.0wt%Mg-1.5wt%Fe alloy specimen with very refined microstructure. This is shown to be due to a more homogeneous distribution of intermetallic particles in connection with solid solution strengthening propitiated by Mg. Functional experimental inter-relations of tensile properties with growth (VL) and cooling rates (ṪL) for both ternary Al-Mg-Fe alloys have also been derived. / Ligas de Al-Mg-Fe são apontadas como favoráveis em relação aos custos e capazes de atender todas as propriedades necessárias para o bom funcionamento de componentes utilizados na fabricação de navios. Entretanto, a literatura especializada ainda carece de um maior entendimento no que se referem às inter-relações experimentais dos parâmetros térmicos de solidificação, microestrutura e resistência mecânica dessas ligas. No presente trabalho de pesquisa, as dependências das propriedades mecânicas na escala de comprimento da morfologia dendrítica das ligas ternárias Al-1,2%Mg-1,5%Fe e Al-7,0%Mg-1,5%Fe foram examinadas. As condições transitórias de fluxo de calor durante a solidificação foram alcançadas pelo uso de um sistema de solidificação direcional, permitindo assim ser realizada uma caracterização abrangente das microestruturas dendríticas. Foram realizados cálculos termodinâmicos (Thermo-Calc), Difração de Raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para dar suporte à extensa avaliação microestrutural realizada com ambas as ligas ternárias Al-Mg-Fe. Relações de crescimento experimentais de espaçamentos dendríticos primários λ1 e secundários λ2, com a taxa de resfriamento (ṪL) e propriedades mecânicas de tração com λ2, são propostas. Para ambas ligas examinadas, as fórmulas do tipo Hall-Petch mostram que a resistência à tração aumenta com a diminuição do λ2. O equilíbrio mais favorável da resistência-ductilidade é exibido pela amostra da liga Al-7,0%Mg-1,5%Fe caracterizada por uma microestrutura muito refinada. Isto deve-se a uma distribuição mais homogênea das partículas intermetálicas em conexão com a formação de solução sólida que atua como reforço proporcionado pelo Mg. Foram também obtidas inter-relações funcionais experimentais das propriedades mecânicas de tração com a velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL) e a taxa de resfriamento (ṪL) para as ligas ternárias Al-Mg-Fe. / CNPq: 132139/2015-4 / FAPESP: 2015/11863-5 / FAPESP: 2013/08259-3

In the history of the concrete structures there was a time in which the mechanical resistance was the most important property for the designers. However due to amount of pathologies in the concrete structures and your respective worn-out amounts in recovery, other feature is being prioritized: the durability. And for environmental reasons as global heating, pollution and the raw materials decrease, the sustentability is prioritized. Aiming at collaborate to these factors these paper has as objective analyzes the microstructure of the covercrete with substitution in mass of 90% of cement for mineral additions. Were researched three types of concretes reference concrete (100%CPV-ARI), concrete with 70%Slag+20%FlyAsh and other similar mixture with addition of 20% of hydrated lime with the intention of partially restoring the hydroxide of calcium consumed by the pozzolanics reactions - named respectively of R, EV and EVC. Aims at, more specifically, to establish the differences microstructures of the covercrete of the prototypes(beams-70x20x15cm), through the tests of combined water, x-ray diffraction and scanning electron microscopy. For comparison effect, compressive strength test were also accomplished in molded cylinders(10x20cm) and cured in humid camera and in the cylinders(10x20cm) extracted of the cured prototypes in environmental conditions after 7 days of humid cure. Were studied three relationships a/ag: 0.40, 0.60 and 0.80 for the concrete R and 0.30, 0.40 and 0.50 for the concretes with additions, obtaining resistance between 20 and 70MPa. The tests of the microstructure were accomplished in the 91 and 300 days, with samples starting from the surface of the prototypes, in layers, in the depths of: 0-1.0cm(C1), 2.0-3.0cm(C2) and 4.5-5.5cm(C3). Evolution of the strength was accompanied in the ages of 28, 91, 182 and 300 days. Results were analyzed in equality of a/ag and compressive strength. For a/ag 0.40 and 0.50, to 28 days of age, in relation to reference concrete, the strength of the concrete EV was 54.0% on average of this, and the concrete EVC it was 68.5%. In the final age of 300 days, the percentile are of 72.5% and 76%. In both tests ages, with the increase of the depth of the layer occurs: decrease in the intruded volume total mercury, decrease in the tenor of combined water for the reference concrete and increment in the concretes with additions, decrease in the intensity of pick of the hydroxide of calcium in the three mixtures, decrease in the intensity of pick of the hydrated silicate for the reference concrete and increment in the concretes with mineral additions. Analysis on scanning electron microscopy showed refinement in the size of the grains, larger compact and uniformity in the mixtures with additions / Na história das estruturas de concreto houve período no qual a resistência mecânica foi a propriedade mais importante para os projetistas. Porém, devido ao surgimento de manifestações patológicas nas estruturas de concreto e seus respectivos montantes gastos em recuperação, outro aspecto também está sendo considerado: a durabilidade. Por motivos ambientais como aquecimento global, poluição e diminuição das matérias-primas, prioriza-se também a sustentabilidade. Visando colaborar com estes fatores o presente trabalho tem como objetivo analisar a microestrutura da camada de cobrimento de concretos com substituição em massa de 90% de cimento Portland por adições minerais. Foram pesquisadas três misturas: concreto de referência (100%CPV-ARI), concreto com 70%Escória+20%CinzaVolante e outra mistura similar com adição de 20% de cal hidratada com o intuito de repor parcialmente o hidróxido de cálcio consumido pelas reações pozolânicas as quais foram nomeadas respectivamente de R, EV e EVC. Objetiva, mais especificamente, estabelecer as diferenças microestruturais da camada de cobrimento de protótipos (vigas 70x20x15cm), através dos ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio, água combinada, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. Para efeito de comparação, também foram realizados ensaios de resistência à compressão em corpos-de-prova (10x20cm) moldados e curados em câmara úmida e em testemunhos (10x20cm) extraídos dos protótipos curados em condições ambientais após 7 dias de cura úmida. Foram estudadas três relações a/ag: 0.40, 0.60 e 0.80 para o concreto R e 0.30, 0.40 e 0.50 para os concretos com adições, obtendo resistências entre 20 e 70MPa. Os ensaios da microestrutura foram realizados aos 91 e 300 dias, com amostras a partir da face dos protótipos, em três camadas, nas profundidades: 0-1cm(C1), 2- 3cm(C2) e 4.5-5.5cm(C3). A evolução da resistência foi acompanhada nas idades de 28, 91, 182 e 300 dias. Os resultados foram analisados em igualdade de relação a/ag e resistência à compressão. Para as relações a/ag 0.40 e 0.50, aos 28 dias de idade, em relação ao concreto de referência, a resistência do concreto EV foi em média 54.0% deste, e o concreto EVC foi 68.5%. E na idade final de 300 dias, os percentuais são de 72.5% e 76%. Em ambas as idades de ensaio, com o aumento da profundidade da camada ocorreu: decréscimo no volume total intrudido de mercúrio, decréscimo no teor de água combinada para o concreto de referência e acréscimo nos concretos com adições, decréscimo na intensidade de pico do hidróxido de cálcio nas três misturas, decréscimo na intensidade de pico do silicato de cálcio hidratado para o concreto de referência e acréscimo nos concretos com adições minerais. A análise das micrografias mostrou refinamento no tamanho dos grãos, maior densificação e uniformidade nas misturas com adições

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-02-21T12:28:47Z No. of bitstreams: 1 TeseAHP.pdf: 20929236 bytes, checksum: 9155db1a5f243ba39ba646a03991adb3 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-22T14:04:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAHP.pdf: 20929236 bytes, checksum: 9155db1a5f243ba39ba646a03991adb3 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-22T14:04:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAHP.pdf: 20929236 bytes, checksum: 9155db1a5f243ba39ba646a03991adb3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T14:12:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAHP.pdf: 20929236 bytes, checksum: 9155db1a5f243ba39ba646a03991adb3 (MD5) Previous issue date: 2016-12-09 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Multimaterial structures between aluminum and titanium alloys are a technologically attractive field of research and their increasing use in the transportation sector for weight and emission reduction is part of the motivation of this study. The currently used techniques are either too expensive or limited in performance, especially by excessive formation of undesirable intermetallic compounds, opening opportunities for innovation in this area. Friction spot welding (FSpW), a solid state joining process recently developed by Helmholtz Zentrum Geesthacht, has proven to be one of the promising technologies for joining dissimilar materials as it involves short steps and low thermal cycles, also with the advantages of adding no weight to the structure and having geometrical compatibility to replace rivets. The present work studies the feasibility in welding AA5754-H22/Ti6Al4V and AA6181-T4/Ti6Al4V joints through FSpW. In addition, it is intended to establish the microstructure/ properties / process relationships of the resultant joints, in order to understand the formation and growth of the joining interface and its consequences on the mechanical performance. The proposed joints are produced in overlap configuration through different combinations of parameters, which were established by statistical methods involving design of experiments, and later submitted to mechanical and metallurgical characterization. The results reveal that Al/Ti dissimilar joints with high strength and reproducibility can be produced by using FSpW. The mechanical behavior of the joints presents a strong dependence on the intermetallic thickness formed at the bounding interface, identified as TiAl3. Tool rotational speed and dwell time are key process parameters in controlling the resistance of welded joints. Moreover, the bending load associated to differences in stiffness and/or thickness of the welded specimen appears as an important variable influencing the crack propagation path during shear and fatigue tests. / Estruturas multimateriais entre ligas de alumínio e titânio são um campo de estudo atrativo tecnologicamente e seu uso crescente no setor de transportes, visando à redução de peso e de emissão de gases, faz parte da motivação deste trabalho. As técnicas de soldagem utilizadas atualmente na união de tais materiais são limitadas em certos aspectos, sobretudo pela formação excessiva de compostos intermetálicos indesejáveis, abrindo caminhos para inovação nesta área. A soldagem a ponto por fricção (FSpW) tem demonstrado ser uma das alternativas promissoras na união de materiais dissimilares, destacando-se principalmente por ser um processo de poucas etapas, sem adição de peso, com baixos ciclos térmicos e compatibilidade geométrica para substituir rebites. O presente trabalho estuda a viabilidade técnica da soldagem dissimilar das juntas AA5754-H22/Ti6Al4V e AA6181-T4/Ti6Al4V através do processo FSpW. Ao mesmo tempo busca estabelecer a relação microestrutura / propriedades / processamento, a fim de compreender a possível formação e crescimento dos compostos intermetálicos na região interfacial e as suas consequências no desempenho das juntas. As juntas foram produzidas em configuração de sobreposição por diferentes combinações de parâmetros, estabelecidas por metodologias estatísticas de planejamento de experimentos, e posteriormente submetidas à caracterização mecânica e metalúrgica. Os resultados obtidos demonstram que soldas de boa qualidade e reprodutibilidade podem ser produzidas através do processo de soldagem proposto. O comportamento mecânico apresenta uma forte dependência em relação à espessura dos compostos intermetálicos formados na camada interfacial, constituída principalmente por grãos alongados de TiAl3, sendo a velocidade de rotação da ferramenta e o tempo de mistura parâmetros de processo chaves no controle da resistência das juntas soldadas. Ademais, a carga de flexão associada à diferença de rigidez e/ou espessura entre as ligas de alumínio e titânio demonstra ser uma variável importante nos ensaios de cisalhamento e fadiga, influenciando o caminho de propagação das trincas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:56:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adilson Schackow.pdf: 13593160 bytes, checksum: 9e12d90fa2d30a305f04c4ad7adb4a6a (MD5) Previous issue date: 2015-07-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The search for sustainable, economic, social and technological development has intensified the study of the use of recycled materials or wastes in order to minimize environmental impacts and also to reduce production costs. In this sense this work aims to develop a methodology for the production of mortars optimized from the point of view of properties and cost, from particulate clay bricks waste (CBW) of red ceramic, as partial replacement of Portland cement. The first part of the study deals with the characterization of the as-prepared ceramic clay masses (CCM) and CBWs from four industries of the northern region of Santa Catarina: Ceramic A and B (Joinville/SC), Ceramic C (Garuva/SC) and Ceramic D (São Bento do Sul/SC). The characterization of ceramic clay masses included XRD, XRF, FTIR, DSC and SEM analyses. The characterization of CBW also included techniques to determine the pozzolanic activity, particle size, surface area (B.E.T.) and density. The consumption of calcium hydroxide (CH) of the cement paste formed with CBW was also measured. After analyzing the characteristics of the CCMs and CBWs it was possible to determine which of the researched sources has the greatest potential for use as a substitute for Portland cement. The results indicated that the CBW from industry B (CBW-B) has greater potential to react with CH, followed by CBWs from industries A, C, and D. Fractional factorial design techniques for the design and analysis of experiments were used to evaluate the performance of each CBW in properties such as consistency and compressive strength (CS) of mortars and determine the influence of these three factors on properties: CBW content in replacement of cement (10, 25 and 40% by weight), water-cement ratios (W/C of 2.50, 2.85 and 3.2) and fineness of the CBW (125, 75 and 45 μm). It could be concluded that the CBW-B had the best performance to compressive strength (4.28 MPa) starting from a consistency index of about 260 mm. This result was obtained for a 14 replacement of 15% of cement by CBW-B, and a W/C of 2.5 (75 μm fineness). It was also possible to identify mixtures with minimized financial costs through numerical optimization. To give sequence to work, the CBW-A was chosen (since it presents results comparable to those of the CBW-B, because the industry A generates the largest amount of waste, and because it leads to a larger usage of waste, which is also interesting from the environmental point of view) to a series of other tests, to evaluate the effect of CBW-A on properties such as: consistency; setting time; water retention; porosity and water absorption; water absorption by capillarity; compressive strength at 28 and 90 days (CS28 and CS90); resistance to sodium chloride and sulfate; natural carbonation and tensile bonding strength. Unlike the factorial design, in the mixtures in this next research stage only the CBW-A content was varied (0, 10, 25 and 40% by weight).The W/C and CBW fineness factors were kept constant. The use of the CBW-A revealed positive effects on several physical properties such as increased water retention, increased CS28 and CS90, and decreased porosity and water absorption. However, it had a negative effect on the durability of the mortars (attack by sulfates), tensile bonding strength and setting time, but not so far as to make it impossible to use. The microstructures of mortars and pastes were also analyzed by SEM images and EDX. The mortars containing CBW-A showed a denser cement matrix due to CH consumption and additional formation of calcium silicate hydrate (C-S-H), evidencing the pozzolanic effect of the waste. Thus, the methodology followed in this work, aimed at identifying optimized mortars containing brick waste, in terms of cost and properties, provided the criteria for the selection of waste and its effects on the properties studied, from the origin to the final product. / A busca pelo desenvolvimento sustentável, econômico, social e tecnológico tem intensificado o estudo da utilização de materiais reciclados ou rejeitos na tentativa de minimizar impactos ambientais e também de reduzir custos de produção. Neste sentido este trabalho tem o objetivo de desenvolver uma metodologia para a produção de argamassas otimizadas, do ponto de vista das propriedades e custo, a partir de rejeitos particulados de tijolos (RPT) de cerâmica vermelha, em substituição parcial ao cimento Portland. A primeira parte do estudo trata da caracterização das massas cerâmicas argilosas in natura (MCA) e dos RPTs de quatro empresas da região norte de Santa Catarina: Cerâmica A e B (Joinville/SC), Cerâmica C (Garuva/SC) e Cerâmica D (São Bento do Sul/SC). A caracterização das massas cerâmicas argilosas in natura foi realizada através das técnicas de DRX, FRX, FTIR, DSC e MEV. Na caracterização dos RPTs utilizaram-se ainda técnicas para determinação da atividade pozolânica, granulometria, área superficial (B.E.T.) e massa específica. O consumo de hidróxido de cálcio (CH) da pasta cimentícia formada com RPTs também foi medido. Após a análise das características das massas cerâmicas argilosas in natura e dos RPTs foi possível determinar qual das fontes pesquisadas de rejeito possui o maior potencial para uso como substituto ao cimento Portland. Os resultados indicaram que o RPT da empresa B (RPT-B) possui maior potencial para reatividade com o CH, seguido pelos RPTs das empresas A, C, e D. Foram utilizadas técnicas de planejamento fatorial fracionado para o projeto e análise dos experimentos para medir o desempenho de cada RPT em propriedades como resistência à compressão (RC) e consistência de argamassas, visando avaliar a influência de três fatores nessas propriedades: teor de RPT em substituição ao cimento (10, 25 e 40 %, em massa), relações água-cimento (W/C, de 2,50, 2,85 e 3,2), e finura do RPT (125, 75 e 45 μm). Pôde-se concluir que o RPT-B obteve o melhor desempenho para resistência à compressão (4,28 MPa) considerando um índice de consistência de cerca de 260 mm. Esse resultado foi encontrado para uma substituição de 15% de 12 cimento por RPT-B, e para um fator W/C de 2,5 (finura de 75 μm). Foi possível também identificar misturas com custo financeiro minimizado a partir de otimização numérica. Para dar sequência ao trabalho, foi escolhido o RPT-A (por apresentar resultados comparáveis com os do RPT-B, porque a empresa A gera a maior quantidade de rejeitos, e porque a sua utilização requer um maior consumo de rejeito, o que também é interessante do ponto de vista ambiental) para uma série de outros ensaios, visando avaliar o efeito do RPT-A em várias propriedades, tais como: consistência; tempo de pega; retenção de água; porosidade aparente e absorção de água; absorção de água por capilaridade; resistência à compressão aos 28 e 90 dias (RC28 e RC90); resistência ao cloreto e ao sulfato de sódio; carbonatação natural e resistência de aderência à tração. Diferentemente das misturas do projeto fatorial, as misturas desta outra fase da pesquisa tiveram apenas o teor de RPT-A variado (0, 10, 25 e 40 %, em massa). Os fatores W/C e finura do RPT permaneceram fixos. O uso do RPT-A revelou efeitos positivos sobre várias propriedades físicas como o aumento da retenção de água, aumento da RC28 e RC90, diminuição da porosidade e da absorção de água. Entretanto, causou um efeito negativo na durabilidade das argamassas (ataque por sulfatos), na aderência e no tempo de pega, mas não ao ponto de inviabilizar o seu uso. As microestruturas das argamassas e pastas também foram analisadas através de imagens MEV e EDS. As argamassas contendo RPT-A apresentaram uma matriz cimentícia mais densa devido ao consumo de CH e a evidenciando o efeito pozolânico do rejeito. Assim, a metodologia desenvolvida neste trabalho, visando a obtenção de argamassas contento rejeitos de tijolos, otimizadas em termos de propriedades e custo, forneceu os critérios para a seleção dos rejeitos e seus efeitos nas propriedades estudadas, desde a origem até o produto final.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 1717974 bytes, checksum: 31f2d282456943075549d7644dcb046d (MD5) Previous issue date: 2010-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The amount of pathologies in young reinforced concrete structures inserted in the urban surroundings have been of some relevance because they are reducing the structures‟ life, causing great troubles and financial losses for users and builders. Concrete pathologies may have different origins and its diagnosis may be quite complex, with the possibility of a simultaneous occurrence, leading difficult the adequate therapy in each case. This research presents a study of a case in which the pathologies have appeared in a building‟s foundation blocks, despite the criteria of ABNT- NBR 6118/2004 being followed in relation to durability. The blocks have shown generalized cracking whose aspect is similar to the alkali-aggregate reaction (RAA) phenomenon. This phenomenon is considered to be a deterioration mechanism caused by chemical actions. Taking this into consideration, the main goal of the present research is to verify if the alkali-aggregate reaction was occurring in the concrete foundation blocks of an building in the city of João Pessoa, presenting, analyzing and discussing the pathological problem. For this, concrete micro-structural tests were carried out through the use of some material characterization analytical techniques such as mineralogical analysis by x-ray diffractions (DRX), microscopic analysis by optical microscopy and by sweeping electronic microscopy (MEV) and thermal analysis by thermogravimetry. Despite the similarity with the RAA, the results of the micro-structural analysis indicated that there was not the presence of the alkali-aggregate reaction nor the one of delayed ettringite as there was no formation of material of a different composition (contrast of gray) inside any cracks nor in the contour of the aggregate, which is typical of a chemical reaction. The outcomes suggest that the cracks in these blocks do not seem to have been generated by expansive mechanisms of a chemical origin. This is due to the fact that no mineral responsible for expansive pathologies such as alkali-silica, ettringite or gypsium has been found (Calcium Sulfate). The cracks that propagate through the cement matrix and contour the aggregate are possibly induced by tensions of a thermal origin. / O crescimento dos casos de patologias precoces em estruturas de concreto armado, inseridas no ambiente urbano, tem gerado grande interesse porque estão reduzindo a vida útil das estruturas, causando muitos transtornos e prejuízos financeiros para os seus usuários e construtores. As patologias do concreto armado podem ter diversas origens e o seu diagnóstico ser bastante complexo, inclusive podendo ocorrer simultaneamente, dificultando a aplicação da terapia adequada a cada caso. Neste trabalho apresenta-se um estudo de caso em que patologias estão se manifestando em blocos de fundação de um prédio, malgrado tenham sido obedecidos os critérios da ABNT- NBR 6118/2004, quanto à questão da durabilidade. Os blocos apresentam fissuração generalizada, cujo aspecto é semelhante ao do fenômeno da reação álcali-agregado. Este fenômeno é considerado um mecanismo de deterioração cuja causa é originada por ações químicas. Face ao exposto, objetivo deste trabalho é verificar se estava ocorrendo ou não a reação álcali-agregado no concreto dos blocos de fundação de um edifício residencial em construção na cidade de João Pessoa, apresentando, analisando, e discutindo o problema patológico neles ocorrido. Para isto, foram realizadas análises microestruturais do concreto, através da utilização de algumas técnicas analíticas de caracterização dos materiais, como análise mineralógica por difração de raios x (DRX), análise microscópica por microscopia óptica e por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise térmica por termogravimetria. Apesar da semelhança com a RAA, os resultados da análise microestrutural do concreto estudados, indicou que não houve a presença da reação álcali-agregado, nem de formação de etringita retardada, pois não houve formação de material de diferente composição (contraste de cinza) dentro de nenhuma fissura, nem no contorno dos agregados, típica de reação química. Os resultados sugerem que as fissuras nestes blocos não aparentam terem sido geradas por mecanismos expansivos de origem química. Isto porque não foi detectada a presença de nenhum mineral responsável por patologias expansivas tais como gel de álcali-sílica, etringita, nem gypsum (sulfato de cálcio). As fissuras se propagam através da matriz de cimento e contornam o agregado, são possivelmente induzidas por tensões de origem térmica.

Resumo: Materiais estruturais utilizados no projeto de equipamentos e instalações industriais podem apresentar mudança de seu comportamento à fratura quando se varia a temperatura. Este tipo de comportamento caracteriza-se pela existência de uma curva de transição, onde 3 regiões ficam bem definidas: os patamares inferior e superior e a região de transição. Na região de transição, os resultados experimentais apresentam alto espalhamento e são bastante dependentes da geometria ensaiada. Para solucionar este problema, foi desenvolvido um modelo analítico experimental, que resultou na edição da norma ASTM E1921-97. O trabalho inclui um estudo da influência de diversas rotas de tratamentos térmicos aplicadas em um aço 4130 utilizado pela indústria aeronáutica, um aço de qualidade API utilizado pela indústria petrolífera e um aço da classe A516 atualmente utilizado pela indústria nacional de vasos de pressão, na microestrutura, propriedades mecânicas de tração e tenacidade à fratura. Os resultados mostraram que o aço 4130 A450, apresentou a melhor correlação entre resistência e tenacidade entre as microestruturas pesquisadas. Este comportamento deve estar associado a rota de tratamento térmico aplicada a esta condição. O tratamento de austêmpera possibilita a formação de bainita que, tradicionalmente é conhecida por apresentar elevados valores de tenacidade. O método proposto pela ASTM pode ser considerado viável para as diversas microestruturas pesquisadas ampliando a aplicação da metodologia que recomenda o ensaio apenas para aços ferríticos. No entanto, a metodologia da Curva Mestra em materiais tratados termicamente deve ser conduzida de forma a se estabelecer parâmetros que considerem as modificações microestruturais sofridas pelo material. / Abstract: Structural materials used in industrial equipments design can change fracture behavior when the temperature is varied. This type of behavior is characterized by the existence of a transition curve, where 3 areas are well defined: inferior and superior landings and the ductile brittle transition. In ductile brittle transition, experimental results present high scatter and depend highly of specimen geometry. In order to solve this problem, an analytical experimental model was developed, resulting in ASTM E1921-97 standard edition. This work includes the influence of several heat treatments analysis applied in a 4130 steel used by the aeronautical industry, a API X70 steel used by the line pipe industry and a ASTM A516 steel used by pressure vases national industry, where it was analyzed the influence in the microstructure, mechanical properties and fracture toughness. The results showed that the 4130 A450 steel presented the best correlation between resistance and toughness among the researched microstructures. This behavior should be associated with the heat treatment route applied. The isothermal quenching treatment makes possible bainite formation which, traditionally it is known by its high toughness values. The methodology proposed by ASTM is considered viable for the several researched microstructures enlarging the application of the methodology that just recommends the rehearsal for ferritics steels. However, Master Curve methodology in heat treated materials must have some parameters settling down considering the microstructure modifications suffered by the material.

Fundação Araucária; FAPESC; CNPq; Capes / Os concretos de ultra alta resistência são materiais com elevada eficiência estrutural, os quais permitem a execução de estruturas mais leves. Pesquisas recentes têm demonstrado que o uso de nanossílica contribui para o ganho de desempenho destes materiais cimentícios. O objetivo desta Tese é avaliar o efeito da nanossílica em matrizes cimentícias de ultra alta resistência. Foram analisadas a resistência à compressão, a resistência à tração na flexão e o módulo de elasticidade dinâmico. A cinética de reação foi analisada por meio de calorimetria isotérmica de condução, e o comportamento reológico foi avaliado por meio dos ensaios de reometria rotacional e mini slump. A distribuição do tamanho dos poros das matrizes foi determinada por porosimetria de intrusão de mercúrio. Os produtos de hidratação foram identificados e quantificados por meio dos ensaios de difratometria de raios-X e termogravimetria. A microestrutura foi avaliada por meio de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados demonstram que nanossílica reduz o tempo de indução, acelerando o processo de hidratação em função do teor de nanossílica. A fluidez das matrizes se reduz pela utilização da nanossílica, em decorrência do aumento da viscosidade e da tensão de escoamento das suspensões. Para teores de 0,2% de nanossílica em massa, foram obtidos ganhos na resistência à compressão. Todavia para teores em massa superiores a 0,8% de nanossílica, tem-se uma perda de desempenho das matrizes. Verificou-se o aumento na porosidade aberta das misturas. A utilização da nanossílica aumenta o consumo dos silicatos dicálcicos e tricálcicos do cimento, conforme atestaram os resultados de difratometria de raios-X. Pôde-se observar também um aumento na quantidade dos produtos de hidratação para as amostras formuladas com nanossílica: silicatos e aluminatos de cálcio hidratados, assim como do hidróxido de cálcio. A aglomeração das nanopartículas de sílica foi observada por meio de microscopia eletrônica de varredura. Pode-se concluir que, dependendo do teor utilizado, a nanossílica contribui para o ganho de resistência, sem comprometer o comportamento reológico e a cinética de reação das matrizes cimentícias. A nucleação e pozolanicidade são os principais efeitos da nanossílica na microestrutura das matrizes cimentíceas de ultra alta resistência. / Ultra high performance concretes are estrutural composites, which exhibit a higher structural efficiency, allowing the implementation of lighter structures. Recent researchies have demonstrated that the use of nanossílica contributes to the gain on mechanical performance of these cementiteous materials. This thesis evaluated the effect of nanossílica in ultra high strength matrix, for which mechanical properties were measured, such as: compression strength, flexura strength and dynamic elastic modulus. The reaction kinetics was analyzed using adiabatic calorimetry and rheological behavior of suspensions was evaluated throught rotational rheometry and mini-slump tests. The pore size distribution was measured by mercury intrusion porosimetry. And the hydration products were identified and quantified by X-ray diffractometry and thermogravimetry. Scanning Electron Microscopy was employed in order to evaluate the microstrucuture of matrix and chemical analysis was obtained using backscattered electron probe. The results show that nano-silica changes the reaction kinetics of mixtures, reducing induction period and accelerating the hydration process according to the content of nano-silica. The rheological behavior of mixtures was also influencied by the use of nano-silica, reducing the paste spread due to the increased viscosity and yield stress of suspensions. For mixtures containing 0,2% of nano-silica, gains ranging from 12 to 16% were obtained on compression strength. However, for nano-silica content exceeding 0,8%, a reduction in mechanical performance was achivied. It was found that nano-silica increases the open porosity of the mixtures. Hydration of cimentiteous matrix also changes due the incorporation of nano-silica, increasing the consumption of di and tri-calcium silicates of Portland cement, measured through X-ray diffraction. As consequence, an increasing on aluminates and silicates calcium hydrates, and calcium hydroxide can be observed for mixtures formulated with nanoparticles of silica. It can be conclued that, depending on content used, nano-silica contributes to the resistance gain, without compromissing rheological behavior and reaction kinetics of cementitious matrix. Nuccleation and pozzolanic are the main effects of nano-silica on microstructure of ultra high strenght cementiteous matrix.

O aço inoxidável super duplex é um material muito utilizado na indútria de óleo e gás e o mandrilamento interno é um dos processos de manufatura utilizado para fabricação de componentes para esta indútria. O acabamento gerado pelo processo de mandrilamento interno é muito importante, pois estes componetes sofrem grandes ataques corrosivos por estarem em contato com petróleo e gás acidos e, também, por serem utilizados em grandes profundidades e altas pressões, no fundo do mar. A necessidade de utilização de barras de mandrilar com sistemas antivibratórios se dá quando seu comprimento é quatro vezes maior que o diâmetro usinado. Para análise da influência do mandrilamento foi utilizada uma barra de mandrilar com sistema antivibratório, tendo seu comprimento oito vezes seu diâmetro. O material utilizado para este estudo é o aço inox superduplex SAF2507. As variáveis de entrada foram velocidade de corte, avanço, raio de ponta da ferramenta de corte e pressão de refrigeração. Para análise da intregridade no material foi medido a rugosidade superficial utilizando os parâmetros Sq, Ssk, Sku, Str, Sal, Sk, Sk, SvK, a tensão residual, dureza e a temperatura de usinagem dissipada na região da peça. Os resultados mostraram a presença de tensão residual de tração com aumento da dureza com rugosidade Sq acima de 2 μm. Para rugosidade Sq abaixo de 2 μm ocorreu tensão residual de baixa tração ou tensão residual de compressão. A temperatura média no material usinado foi de 33,6 oC, sendo medida temperatura na região peça-cavaco-ferramenta de 350oC. A melhor combinação das condições de corte encontrada para obter os menores valores de rugosidade e de tensão residual de compressão, no acabamento, para profundidade de corte de 0,4 mm, foi a maior velocidade de corte (140 m/min), o menor avanço (0,1mm/rot), menor raio (0,4 mm) e a menor pressão de refrigeração (15bar). / Super duplex stainless steel is a material widely used in oil and gas industry and boring is one of the manufacturing processes used to manufacture components for this industry. The finishing surface generated by boring process is very important once these parts are exposed to great corrosive attacks by being in contact with oil and gas acids and, also, because they are used at big depths and high pressures in the seabed. The need of using dampened boring bars occurs when the length is four times greater than the machined diameter. It was used one of these dampened boring bars to analyze its influence on a boring processes, with its length eight times its diameter. The material used for this study is the super duplex stainless steel SAF2507. Input variables for analysis were cutting speed, feed, nose radius of the cutting tool and coolant pressure. For analysis of the material integrity it was measured the surface roughness using Sq, Ssk, Sku, Str, Sal, Sk, Sk, SvK parameters, residual stress, hardness and machining temperature dissipated in part region. The results have shown the presence of residual tensile stress with increasing hardness when Sk roughness is up to 2 μm and Sk roughness below 2 μm showed low residual tensile or residual tensile compression. The average temperature dissipated in the proof body was 33.6 °C, and the temperature in the region play-chip-tool was 350 oC. The best combination of cutting conditions found for the lowest roughness values and residual compressive stress were, finishing, cutting depth of 0.4 mm was the highest cutting speed (140 m / min), the lowest forward (0.1 mm / rev), smaller radius (0.4 mm) and the lower pressure coolant (15bar).