Este trabalho teve por objetivo desenvolver um processo de sinterização a plasma utilizando gaiola catódica para a sinterização de amostras de alumínio, para atmosferas de argônio, hidrogênio e nitrogênio. Avanços recentes na sinterização a plasma motivaram a investigação sobre seus benefícios para o alumínio e se a técnica de tela ativa, em particular com o uso de gaiola catódica, é capaz de contornar alguns problemas encontrados na sinterização deste material, como a presença de uma camada passiva de óxido e a expansão volumétrica após a sinterização para certos parâmetros de processo. A sinterização foi realizada em três processos: convencional, plasma direto e plasma com gaiola catódica. Para o processo convencional utilizou-se atmosferas de argônio e nitrogênio e, para os processos a plasma, utilizou-se atmosferas de argônio, hidrogênio e nitrogênio. Houve queda na densificação média após a sinterização em todos os processos. Tanto o processo a plasma direto e com gaiola catódica resultaram na menor queda de densificação. A atmosfera de nitrogênio mostrou-se a mais efetiva nos processos avaliados, indo ao encontro com o reportado na literatura consultada. Houve aparente endurecimento superficial das amostras sinterizadas a plasma direto. As amostras sinterizadas a plasma com gaiola catódica obtiveram homogeneidade nos valores de microdureza superficial e transversal entre as atmosferas, concordando com o esperado do uso desta técnica. O processo a plasma direto produziu amostras com maior rugosidade em comparação com os outros processos, não havendo influência significativa da atmosfera de sinterização neste aspecto. Foi detectada a presença de zinco na superfície de amostras provenientes do processo convencional com nitrogênio e do processo a plasma com gaiola catódica utilizando argônio e nitrogênio, sendo confirmado pela análise química. Houve formação de nitreto de alumínio apenas no processo convencional com nitrogênio. O processo a plasma com gaiola catódica mostrou-se o mais promissor por apresentar bons resultados em relação aos obtidos nos outros processos avaliados e por ser capaz de preservar a integridade superficial das amostras. É possível promover a melhora das propriedades superficiais do alumínio com o uso de gaiola catódica através de tratamentos termoquímicos concomitantes com a sinterização, tendo em vista os benefícios relatados na literatura. / This study aimed to develop a plasma sintering process using cathodic cage for sintering aluminum samples for argon, hydrogen and nitrogen atmospheres. Recent advances in plasma sintering motivated the research into its benefits for the aluminum and if the active screen technique, in particular the use of cathodic cage, can overcome some problems encountered in the sintering of this material, as the presence of a passive oxide layer and volumetric expansion after sintering for certain process parameters. Sintering was carried out in three processes: conventional, direct plasma and plasma with cathodic cage. For the conventional process was used argon and nitrogen atmospheres and for the plasma processing was used argon, hydrogen and nitrogen atmospheres. There was a decrease in average densification after sintering in all processes Both the direct plasma and cathodic cage plasma processes resulted in the smallest drop of densification. The nitrogen atmosphere proved to be the most effective in al processes evaluated, meeting with the reported in the literature. There was apparent superficial hardening of the samples sintered in direct plasma. Samples sintered in cathodic cage plasma obtained homogeneity in values of surface and cross section hardness between the atmospheres, according to the expected use of this technique. The direct plasma process produced samples with higher surface roughness compared with other processes, with no apparent influence of the atmosphere in this respect. It was detected the presence of zinc in the sample surface from the conventional process with nitrogen and cathodic cage plasma process with argon and nitrogen being confirmed by chemical analysis. The phase analysis on the sintered samples with nitrogen accused the formation of aluminum nitride for the conventional process. The cathodic cage plasma process proved to be the most promising for showing good results compared to those obtained in the other processes evaluated and to be able to preserve the surface integrity of the samples. It is possible to promote the improvement of the surface properties of aluminum with the use of active screen via thermochemical treatments concomitant with the sintering, in view of the benefits reported in the literature.

O objetivo deste trabalho foi o estudo da obtenção de ligas magneticamente macias de ferro-níquel, pelos processo de metalurgia do pó e moldagem de pós por injeção. No processo de Metalurgia do pó foi preparada uma liga Fe-Ni com teor de 50% em peso de níquel, a partir dos pós elementares de cada componente. Foi avaliado o efeito de parâmetros do processo (pressão de compactação e temperatura de sinterização) na resistividade e nas propriedades magnéticas dos corpos de prova compactados, além de análises dimensionais, de densidades obtidas e micrografias. Os resultados de resistividade obtidos mostraram-se abaixo dos valores indicados pela literatura, e houve muitas variações dimensionais. Quanto às propriedades magnéticas, a indução máxima e a permeabilidade máxima tiveram valores baixos, enquanto que a coercitividade e as perdas magnéticas apresentaram valores muito altos, se comparados à literatura. Na etapa de moldagem de pós por injeção foi preparada uma carga de injeção a partir de pós elementares de Fe e Ni (também na proporção 1:1, em peso) e um sistema de ligantes a base de parafina, cera de carnaúba e polietileno de baixa densidade. Foi avaliada basicamente a etapa de extração do ligante, que foi real izada de cinco maneiras distintas. Os valores de densidade das peças sinterizadas foram comparados com aqueles obtidos pela metalurgia do pó convencional. Os resultados mostraram que as densidades obtidas ficaram muito aquém do esperado e, com a carga preparada, apenas uma das rotas de extração utilizadas mostrou-se satisfatória. As principais conclusões obtidas neste trabalho mostram que na etapa de Metalurgia do Pó houve muita variação nos valores, evidenciando um processo de mistura e sinterização insatisfatórios, enquanto que na etapa de Moldagem de Pós por Injeção pode-se concluir que a carga preparada apresentou baixo teor de pó, dificultando portanto a etapa de extração dos ligantes e resultando em peças com baixa densidade. / The aim of this work was the study of iron-nickel soft magnetic alloys, obtained via powder metallurgy (P/M) and metal injection moulding (MIM) processes. In the P/M step, an Fe-Ni alloy with 50% wt% was prepared, from elemental powders of each component. The effect of process parameters, such as compaction pressure and sintering temperature, on resistivity and magnetic properties of the compacted samples were evaluated. Dimensional, densities and micrographical analysis were also performed. The resistivity values were below of those indicated by the literature, and there were large dimensional variation. Compared to the literature, maximum induction and permeability are low, and the coercitivity and magnetic losses are very high. In the MIM step, a base feedstock was prepared. The powders were Fe and Ni, in the same ratio used in the previous step. The binder system was composed basicaly by paraffin wax, carnauba wax and low density polyethilene. The debinding step was evaluated; it was carried out in five different ways. The sintered densities of the samples were compared with those obtained via conventional powder metallurgy. The results show that the densities are below those obtained in the P/M step, and only one of the debinding routes was suitable for the prepared feedstock. The main conclusions of this work show that in the P/M step there was large values variation, evidencing unsatisfactory mixture and sintering processes, while in the MIM step it can be concluded that the prepared feedstock had low powder content, making the debinding step hard to carry out, and resulting in low-density parts.

Este trabalho tem por objetivo o estudo das propriedades de ligas ferromagnéticas obtidas por Metalurgia do Pó para a construção de núcleos de Máquinas Elétricas Rotativas, usualmente, montados a partir de chapas de aço laminadas. Para o desenvolvimento das atividades empregou-se pó de ferro e ligas deste obtidas por mistura com diferentes percentuais de fósforo (1, 2 e 3%), silício (1, 3 e 5%) e níquel (50%). Os pós foram compactados em matrizes, e após, realizou-se a sinterização dos corpos de prova em forno com temperaturas controladas. Na caracterização do material foram traçadas curvas de histerese, as quais apresentaram propriedades magnéticas inferiores às dos núcleos de chapas. No entanto, observaram-se perdas menores por correntes parasitas em decorrência do aumento da resistividade pela adição de fósforo, silício e níquel nas ligas de ferro. Nas simulações de uma máquina elétrica rotativa com ímãs permanentes, especificamente, de um servomotor comparou-se os resultados entre os núcleos de chapas laminadas e os de materiais ferromagnéticos em blocos únicos, com a utilização do software FEMM 4.2 (Finite Element Method Magnetics). Os resultados da liga Fe1%P apresentaram valores próximos de torque e densidade de fluxo em relação aos dos tradicionais núcleos de chapas laminadas. Nos ensaios de perdas magnéticas em núcleos, na forma de um transformador, observou-se que em frequências baixas o material sinterizado apresentou perdas significativas, já em frequências elevadas comportou-se de forma similar aos núcleos de chapas. Desta maneira, demonstrou-se que os materiais estudados podem se constituir em alternativa viável para a construção de núcleos de Máquinas Elétricas Rotativas de aplicação especial, como servomotores, motores de alta velocidade e minimotores. / The purpose of this work is to study the properties of ferromagnetic alloys obtained by Powder Metallurgy to construct cores of Rotary Electric Machines, usually mounted on rolled steel sheets. To perform these activities, iron power and their alloys obtained by a mixture with different percentages of phosphorus (1, 2 and 3%), silicon (1, 3 and 5%) and nickel (50%) were used. The powders were compacted in dies and then the test specimens were sintered in an oven at controlled temperatures When the material was characterized, histeresis curves were traced, which present magnetic properties inferior to those of the sheet cores. However, smaller losses were observed from parasite currents as a result of resistivity increased by adding phosphorus, silicon and nickel to the iron alloys. In simulations of a rotary electric machine with permanent magnets, specifically belonging to a servomotor, the results were compared between the cores of rolled sheets and those of ferromagnetic materials in single blocks, using FEMM 4.2 (Finite Element Method Magnetics) software. The results of the alloy Fe1%P presented some values close to torque and flow density as related to the traditional cores of rolled sheets. In the trials on magnetic losses in cores, in the form of a transformer, it was observed that at low frequencies the sintered material presented significant losses. On the other hand, at high frequencies it behaved similarly to the sheet cores. It was thus demonstrated that the materials studied can constitute a viable alternative to construct cores of Rotary Electric Machines for special application, such as servomotors, high velocity motors and minimotors.

O presente trabalho tem como objetivo o estudo das propriedades da liga de cobre-nióbio, bem como a determinação de parâmetros de usinagem em máquina de eletroerosão por penetração. Foram desenvolvidas, por metalurgia do pó, ligas de cobre-nióbio com teores de 10, 20, 30, 40 e 50 % de nióbio. Os pós foram misturados e compactados em matriz fechada a dez níveis diferentes de pressão (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 e 1000 MPa). Foi determinada, a densidade aparente, a curva de compressibilidade e a densidade a verde. Para conferir dureza e tenacidade à liga, as amostras foram sinterizadas a 950 °C em uma atmosfera de argônio. Após a sinterização, foi determinada a densidade do sinterizado. Também foi realizada a metalografia das amostras para determinar a dispersão do nióbio no cobre e visualizar a porosidade. Foram utilizadas sete combinações de parâmetros (tempo de descarga elétrica ligada, 2, 75 e 150 μs; intensidade de corrente elétrica, 1, 2, 3 e 4 A; tempo de serviço 33, 86 e 91%) nos testes de usinagem. Observou-se nos resultados que, a baixos tempos de descarga elétrica, o nióbio reduz a taxa de desgaste do eletrodo em um valor médio de até 60%. Quando se aumenta o tempo de descarga, este valor se inverte, provocando elevado desgaste no eletrodo, com valores médios 200% maiores. Na taxa de remoção, o nióbio provoca uma redução significativa. Aumentos das quantidades de nióbio, quando aliados a um maior tempo de descarga elétrica provocam um decréscimo de até 80% na remoção de material. Este efeito pode ser creditado a um desvio de corrente e a um centelhamento que podem ocorrer nos poros e periferia dos grãos de nióbio. Comparando com os resultados do cobre eletrolítico, há uma melhora na qualidade da superfície usinada com a liga. A rugosidade do corpo de prova usinado apresentou um decréscimo acentuado nos testes com parâmetros de alta remoção. Foram obtidos valores médios 50% menores que os tabelados para estes parâmetros de usinagem. Conclui-se que as ligas estudadas podem ser uma alternativa quando se busca, através do processo de eletroerosão, uma boa qualidade superficial (valores de Rugosidade média de 4 a 10μs) porem com elevado desgaste do eletrodo e baixa taxa de remoção. / This work aims to study the properties of copper-niobium. And the determination of machining parameters on EDM machine for penetration. Were developed by powder metallurgy, copper-niobium alloys with contents 10, 20, 30, 40 and 50% niobium. The powders were mixed and compacted into the closed ten different pressure levels array (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 and 1000 MPa). It was determined, the bulk density, compressibility curve and the green density. To impart hardness and toughness alloy, the samples were sintered at 950 ° C in an atmosphere of argon. After the sintering it was determined sintered density. Also Metallography of the samples was performed to determine the dispersion of copper and niobium view porosity. Seven parameter combinations were used (electrical discharge time connected, 2, 75 and 150 μs; Intensity of electric current, 1, 2, 3 and 4; Duty time 33, 86 and 91%) in machining testing. It was observed that the results, the low time of electric discharge, niobium reduces electrode wear rate an average of 60%. When increasing the discharge time, this value is reversed, causing increased wear on the electrode with 200% higher mean values. On removal rate, niobium causes a significant reduction. Increases in the amounts of niobium, when combined with a higher electrical discharge time causes a decrease of 80% in material removal. This effect can be credited to a current deviation and a sparking, which can occur in the pores and the periphery of niobium grains. Compared to the results of electrolytic copper, there is an improvement in the quality of machined surface with the league. The roughness of the machined specimen showed a marked decrease in the tests with high removal parameters. Average values obtained were 50% smaller than the tabulated for these machining parameters. It is concluded that the studied alloys may be an alternative when we search, through the process of electrical discharge machining, a good quality surface roughness values (mean of 4 10μs) but with high wear of the electrode and a low rate of removal.

O pó de aciaria é um dos resíduos sólidos gerados pela indústria siderúrgica durante a produção de aço em forno elétrico a arco. Este trabalho tem por objetivo investigar a evolução de Zn na produção de materiais cerâmicos ao utilizar-se pó de aciaria como matéria-prima no processamento de massas cerâmicas à base de argilas vermelhas. Para tanto, foram preparadas massas cerâmicas contendo 0, 1, 5, 10, 20 e 30% em peso de pó de aciaria. Os corpos-de-prova, medindo cerca de 20x60x8 mm3, foram prensados e queimados em fornos elétricos tipo mufla, em laboratório. As temperaturas de queima foram de 850oC a 1050oC, taxa de aquecimento de 150°C/h e 300°C/h, em patamar de queima de 2 horas. Com o objetivo de avaliar as possíveis emissões atmosféricas geradas durante a queima, os corpos-de-prova foram dispostos em um reator de quartzo, com pressão abaixo da pressão atmosférica. As emissões gasosas assim coletadas eram lavadas e a água de lavagem foi analisada. Os resultados mostraram que Zn foi coletado nas águas de lavagens dos gases, não ficando totalmente imobilizado na estrutura cerâmica. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que quanto maior a taxa de aquecimento, maior a emissão de zinco nas águas de lavagem dos gases. O pó de aciaria é um dos resíduos sólidos gerados pela indústria siderúrgica durante a produção de aço em forno elétrico a arco. Este trabalho tem por objetivo investigar a evolução de Zn na produção de materiais cerâmicos ao utilizar-se pó de aciaria como matéria-prima no processamento de massas cerâmicas à base de argilas vermelhas. Para tanto, foram preparadas massas cerâmicas contendo 0, 1, 5, 10, 20 e 30% em peso de pó de aciaria. Os corpos-de-prova, medindo cerca de 20x60x8 mm3, foram prensados e queimados em fornos elétricos tipo mufla, em laboratório. As temperaturas de queima foram de 850oC a 1050oC, taxa de aquecimento de 150°C/h e 300°C/h, em patamar de queima de 2 horas. Com o objetivo de avaliar as possíveis emissões atmosféricas geradas durante a queima, os corpos-de-prova foram dispostos em um reator de quartzo, com pressão abaixo da pressão atmosférica. As emissões gasosas assim coletadas eram lavadas e a água de lavagem foi analisada. Os resultados mostraram que Zn foi coletado nas águas de lavagens dos gases, não ficando totalmente imobilizado na estrutura cerâmica. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que quanto maior a taxa de aquecimento, maior a emissão de zinco nas águas de lavagem dos gases.

O presente trabalho tem como objetivo o estudo das propriedades da liga de cobre-nióbio, bem como a determinação de parâmetros de usinagem em máquina de eletroerosão por penetração. Foram desenvolvidas, por metalurgia do pó, ligas de cobre-nióbio com teores de 10, 20, 30, 40 e 50 % de nióbio. Os pós foram misturados e compactados em matriz fechada a dez níveis diferentes de pressão (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 e 1000 MPa). Foi determinada, a densidade aparente, a curva de compressibilidade e a densidade a verde. Para conferir dureza e tenacidade à liga, as amostras foram sinterizadas a 950 °C em uma atmosfera de argônio. Após a sinterização, foi determinada a densidade do sinterizado. Também foi realizada a metalografia das amostras para determinar a dispersão do nióbio no cobre e visualizar a porosidade. Foram utilizadas sete combinações de parâmetros (tempo de descarga elétrica ligada, 2, 75 e 150 μs; intensidade de corrente elétrica, 1, 2, 3 e 4 A; tempo de serviço 33, 86 e 91%) nos testes de usinagem. Observou-se nos resultados que, a baixos tempos de descarga elétrica, o nióbio reduz a taxa de desgaste do eletrodo em um valor médio de até 60%. Quando se aumenta o tempo de descarga, este valor se inverte, provocando elevado desgaste no eletrodo, com valores médios 200% maiores. Na taxa de remoção, o nióbio provoca uma redução significativa. Aumentos das quantidades de nióbio, quando aliados a um maior tempo de descarga elétrica provocam um decréscimo de até 80% na remoção de material. Este efeito pode ser creditado a um desvio de corrente e a um centelhamento que podem ocorrer nos poros e periferia dos grãos de nióbio. Comparando com os resultados do cobre eletrolítico, há uma melhora na qualidade da superfície usinada com a liga. A rugosidade do corpo de prova usinado apresentou um decréscimo acentuado nos testes com parâmetros de alta remoção. Foram obtidos valores médios 50% menores que os tabelados para estes parâmetros de usinagem. Conclui-se que as ligas estudadas podem ser uma alternativa quando se busca, através do processo de eletroerosão, uma boa qualidade superficial (valores de Rugosidade média de 4 a 10μs) porem com elevado desgaste do eletrodo e baixa taxa de remoção. / This work aims to study the properties of copper-niobium. And the determination of machining parameters on EDM machine for penetration. Were developed by powder metallurgy, copper-niobium alloys with contents 10, 20, 30, 40 and 50% niobium. The powders were mixed and compacted into the closed ten different pressure levels array (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 and 1000 MPa). It was determined, the bulk density, compressibility curve and the green density. To impart hardness and toughness alloy, the samples were sintered at 950 ° C in an atmosphere of argon. After the sintering it was determined sintered density. Also Metallography of the samples was performed to determine the dispersion of copper and niobium view porosity. Seven parameter combinations were used (electrical discharge time connected, 2, 75 and 150 μs; Intensity of electric current, 1, 2, 3 and 4; Duty time 33, 86 and 91%) in machining testing. It was observed that the results, the low time of electric discharge, niobium reduces electrode wear rate an average of 60%. When increasing the discharge time, this value is reversed, causing increased wear on the electrode with 200% higher mean values. On removal rate, niobium causes a significant reduction. Increases in the amounts of niobium, when combined with a higher electrical discharge time causes a decrease of 80% in material removal. This effect can be credited to a current deviation and a sparking, which can occur in the pores and the periphery of niobium grains. Compared to the results of electrolytic copper, there is an improvement in the quality of machined surface with the league. The roughness of the machined specimen showed a marked decrease in the tests with high removal parameters. Average values obtained were 50% smaller than the tabulated for these machining parameters. It is concluded that the studied alloys may be an alternative when we search, through the process of electrical discharge machining, a good quality surface roughness values (mean of 4 10μs) but with high wear of the electrode and a low rate of removal.

Este trabalho tem por objetivo o estudo das propriedades de ligas ferromagnéticas obtidas por Metalurgia do Pó para a construção de núcleos de Máquinas Elétricas Rotativas, usualmente, montados a partir de chapas de aço laminadas. Para o desenvolvimento das atividades empregou-se pó de ferro e ligas deste obtidas por mistura com diferentes percentuais de fósforo (1, 2 e 3%), silício (1, 3 e 5%) e níquel (50%). Os pós foram compactados em matrizes, e após, realizou-se a sinterização dos corpos de prova em forno com temperaturas controladas. Na caracterização do material foram traçadas curvas de histerese, as quais apresentaram propriedades magnéticas inferiores às dos núcleos de chapas. No entanto, observaram-se perdas menores por correntes parasitas em decorrência do aumento da resistividade pela adição de fósforo, silício e níquel nas ligas de ferro. Nas simulações de uma máquina elétrica rotativa com ímãs permanentes, especificamente, de um servomotor comparou-se os resultados entre os núcleos de chapas laminadas e os de materiais ferromagnéticos em blocos únicos, com a utilização do software FEMM 4.2 (Finite Element Method Magnetics). Os resultados da liga Fe1%P apresentaram valores próximos de torque e densidade de fluxo em relação aos dos tradicionais núcleos de chapas laminadas. Nos ensaios de perdas magnéticas em núcleos, na forma de um transformador, observou-se que em frequências baixas o material sinterizado apresentou perdas significativas, já em frequências elevadas comportou-se de forma similar aos núcleos de chapas. Desta maneira, demonstrou-se que os materiais estudados podem se constituir em alternativa viável para a construção de núcleos de Máquinas Elétricas Rotativas de aplicação especial, como servomotores, motores de alta velocidade e minimotores. / The purpose of this work is to study the properties of ferromagnetic alloys obtained by Powder Metallurgy to construct cores of Rotary Electric Machines, usually mounted on rolled steel sheets. To perform these activities, iron power and their alloys obtained by a mixture with different percentages of phosphorus (1, 2 and 3%), silicon (1, 3 and 5%) and nickel (50%) were used. The powders were compacted in dies and then the test specimens were sintered in an oven at controlled temperatures When the material was characterized, histeresis curves were traced, which present magnetic properties inferior to those of the sheet cores. However, smaller losses were observed from parasite currents as a result of resistivity increased by adding phosphorus, silicon and nickel to the iron alloys. In simulations of a rotary electric machine with permanent magnets, specifically belonging to a servomotor, the results were compared between the cores of rolled sheets and those of ferromagnetic materials in single blocks, using FEMM 4.2 (Finite Element Method Magnetics) software. The results of the alloy Fe1%P presented some values close to torque and flow density as related to the traditional cores of rolled sheets. In the trials on magnetic losses in cores, in the form of a transformer, it was observed that at low frequencies the sintered material presented significant losses. On the other hand, at high frequencies it behaved similarly to the sheet cores. It was thus demonstrated that the materials studied can constitute a viable alternative to construct cores of Rotary Electric Machines for special application, such as servomotors, high velocity motors and minimotors.

Este trabalho aborda o desenvolvimento de compósitos magnéticos macios (Soft Magnetic Composites - SMC). Os materiais SMC tem sua aplicação principal em núcleos magnéticos de máquinas elétricas. Sem grandes evoluções tecnológicas nos últimos 50 anos, os materiais e a metodologia de fabricação dos rotores e estatores de máquinas elétricas permanecem inalterados devido a alta concentração de pesquisas na área de acionamentos e controle dos motores. Diversos fatores levaram a esta pesquisa, tais como, imenso desperdício de material e processo de fabricação complexo para fabricação de núcleos magnéticos de máquinas elétricas. O processo atual de montagem de núcleos magnéticos conta com cinco principais processos: laminação, estampagem, tratamento para isolação, empacotamento e fixação. O processo de estampagem desperdiça quarenta por cento de matéria prima, devido a geometria final do estator e rotor. Com o uso de técnicas oferecidas pela metalurgia do pó e o avanço das pesquisas de materiais compósitos é possível reduzir o desperdício de matéria prima para menos de dois por cento enquanto que as etapas para produção dos núcleos magnéticos limitam-se a mistura, compactação e cura dos componentes. Para que esta metodologia seja realmente aplicável foi necessário o desenvolvimento de uma liga SMC que apresentasse as propriedades magnéticas e mecânicas solicitadas em máquinas elétricas. Para tal diversas ligas metálicas combinadas a resinas fenólicas e epóxi foram testadas. A partir dos resultados, os melhores compósitos foram aplicados em núcleos magnéticos de servomotores para que as ligas fossem então analisadas em aplicações reais. Neste trabalho, foi desenvolvido, projetado e construído, os núcleos magnéticos de uma máquina síncrona trifásica de 400 W, comercialmente construída pela empresa WEG. Nesta o rotor laminado foi substituído por um bloco maciço de uma liga SMC e o estator laminado foi substituído por um estator obtido a partir de um bloco maciço de compósito magnético macio de ferro. Na elaboração deste projeto, foi dado ênfase aos seguintes aspectos: Avaliação e estudo dos processos metalúrgicos para a obtenção de materiais magnéticos sinterizados e curados. Análise dos pós constituintes das ligas, que podem ser utilizados para fabricação dos núcleos da máquina. Pesquisas sobre pressão de compactação, temperatura e patamares de sinterização destes materiais. Obtenção de amostras para avaliação de propriedades físicas de interesse como a permeabilidade relativa, coercitividade magnética, resistividade elétrica e propriedades mecânicas. Estudo sobre o funcionamento e projeto de máquinas síncronas trifásicas. Avaliação e definição de um tipo de máquina a ser construída, levando-se em consideração as propriedades físicas do material, aspectos construtivos, desempenho e propriedades eletromagnéticas. Definição de um estator e outras partes de uma máquina com alimentação trifásica. Projeto e construção das matrizes para compactação dos núcleos magnéticos, usinagem destes, bem como todas as etapas inerentes a montagem da máquina. Teste de desempenho e obtenção de parâmetros. Finalmente há uma comparação entre o desempenho dos protótipos desenvolvidos neste trabalho e uma máquina elétrica convencional. / The aim of this work is study a new soft magnetic material. Those materials are often used in electrical machine's magnetic core. The process and materials to build an electrical machine have not changed so much in the last 50 years, on the other hand the researches about automation and control of these machines increased significantly. Many factors bring to this research, such as, waste of raw material and complex assembly system in magnetic core production. The actual assembly process of magnetic core has five main stages: rolling, die pressing, grouping and setting of sheets, heat treatment and electrical insulation. In the stamping process misses 40% of raw material due the stator and rotor geometry. Trough powder metallurgy technology and soft magnetic materials research advancement is possible to reduce the waste of raw material to less than two percent while the assembly stages were going to be: mix, pressing and cure of devices. To apply this technology it is necessary to find a soft magnetic material witch develop the properties required in electrical machines (magnetic and mechanical properties). To achieve this aim several magnetic alloys with phenolic resin were tested. From the results, the best composite was chosen to be applied in a servomotor's magnetic core from there the soft magnetic composite could be tested in a real situation. In this research, we have chosen to develop, design and build magnetic cores of a threephase machine, commercially fabricated by WEG Motors. In this machine the laminated cores were replaced by a bulk part made by a soft magnetic material. In the study of this Project, emphasis was given to: Assessment and study about metallurgical processes to obtain sintered and cured magnetic materials. Interesting powder alloys to machines' core analysis. Research about compacting pressure, temperature and sintering curves. Obtainment of samples to physical, mechanical and electromagnetic assessment. Study about three-phase machine operation. Electrical machine assessment and definition taking into account material's physical and electromagnetic properties, electrical machine's constructive aspects and performance. Definition of a stator, rotor and other parts from an electrical machine. Die design and construction to compact magnetic cores, machining as well all the electrical machine production stages .Performance tests to parameters obtainment. Finally there is a performance comparison between the prototype developed and a conventional machine.

Devido a suas propriedades, de resistência a corrosão, boa resistência à fadiga, memória de forma, superelasticidade e biocompatibilidade, a liga de NiTi através de seus subprodutos, é amplamente utilizada em diversas áreas médicas, com destaque na confecção de órteses endovasculares. Este trabalho tem como objetivo comparar propriedades de amostras produzidas via metalurgia do pó convencional na obtenção da liga NiTi, utilizando duas diferentes misturas preparadas em moinho atritor, uma fazendo uso de pó de titânio comercial e outra utilizando hidreto de titânio, com vista a aumentar a formação da fase NiTi. Essas amostras foram sinterizadas em forno resistivo a vácuo e em forno assistido a plasma. As amostras sinterizadas apresentaram majoritariamente as fases NiTi e NiTi2. As amostras que fizeram uso de hidreto de titânio tiveram uma quantidade de poros excessiva, levando a uma queda da dureza se comparada a amostra que fez uso de titânio metálico. A mistura de pós sinterizada no forno assistido a plasma sofreu síntese por combustão apresentando poros grandes na escala milimétrica, mas alta integridade na região metálica devido a formação de fase líquida. / Due to its properties like corrosion resistance, good fatigue strength, shape memory, superelasticity and biocompatibility, Nitinol is commonly used in different areas, especially in the manufacturing of stents. This work had as aim to compare properties of NiTi samples produced by conventional powder metallurgy in obtaining NiTi alloys. The different mixtures prepared in atritor mill, making use of commercial titanium powder and other using titanium hydride, to increase the NiTi phase formation were employed. These samples were sintered in a resistive furnace and plasma sintering reactor. The sintered samples showed the phases NiTi and NiTi2. Samples with titanium hydride had a greater quantity of pores, leading to a decreased hardness when compare to samples with titanium metal powder. The samples in the plasma sintering reactor were sintered by combustion synthesis.

O presente trabalho desenvolveu uma nova prótese para substituição de disco da coluna vertebral lombossacra, dividido em três macros etapas. Primeira etapa: conceito biomecânico e projeto assistido por computador (CAD/CAE), simulando estruturalmente o modelo virtual do implante. Segunda etapa: análise dos processos de fabricação, metalurgia do pó convencional (MPC) e por moldagem de pós por injeção (MIM), avaliando seus parâmetros. Terceira etapa: seleção do processo que mais se adaptou ao desenvolvimento de um implante, até a produção do protótipo de um implante. Foi utilizado pó comercialmente puro (99,5% Ti), com morfologia lamelar. A metalurgia do pó convencional (MPC) foi a selecionada para a fabricação do protótipo da nova prótese, compactada a 600 MPa e sinterizada a 1100°C durante 3h, neste patamar. O limite de elasticidade após a sinterização dos corpos de prova foi superior a 600 MPa, com densidade próxima a 4,04g/cm³. A porosidade foi avaliada por comparação volumétrica e imagens obtidas em MEV. Posteriormente foi analisada em software de processamento de imagens em diferentes regiões das amostras. A porosidade foi obtida por dois métodos: o primeiro considerou a imagem de uma superfície da amostra seguida pela variação da densidade em "bulk". O resultado da porosidade ficou entre 100µm e 500µm, faixa considerada adequada para a vascularização e crescimento ósseo. Foi aplicado uma carga de 3400N no modelo virtual do implante e a tensão resultante ficou abaixo de 60MPa. O resultado médio das densidades dos protótipos por Arquimedes do implante fabricados, foi de 4,05g/cm³. / The present study developed a new prosthesis to replace lumbosacral disks. It was divided in three steps. First step: biomechanical concept and computer assisted project (CAD/CAE), simulating the structure of the virtual model of the implant. Second step: analysis of manufacture process, conventional powder metallurgy (PM) and powder molding through injection, evaluating its parameters. Third step: selection of the process which best adapted to the development of an implant, up to the production of the implant prototype. Commercially pure powder (99,5% Ti) with lamellar morphology was used. Conventional powder metallurgy was selected to manufacture the new prosthesis, compacted at 600 MPa and sintered at 1100°C for 3 hours. The limit of elasticity after billets were sintered was above 700 MPa, and the density around 4,04g/cm³. Porosity was evaluated through images obtained in a SEM which were later analyzed by an image processing software in different parts of the billets. The result of porosity was between 100µm and 500µm, an adequate range for vascularization and bone growth. A charge of 3400N was applied to the virtual model of the implant and the resulting tension was under 60MPa. The resulting density in the manufactured prototypes was 4,05g/cm³, on average.