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Reatores PWR empregam, como combustível nuclear, pastilhas de UO2 acondicionadas em tubos de ligas de zircônio, chamados de encamisamento. Na sua fabricação são gerados cavacos de usinagem que não podem ser descartados, pois a reciclagem deste material é estratégica quanto aos aspectos de tecnologia nuclear, econômicos e ambientais. As ligas nucleares têm altíssimo custo e não são produzidas no Brasil, sendo importadas para a fabricação do combustível nuclear. Neste trabalho são abordados dois métodos para reciclar os cavacos de Zircaloy. No primeiro, os cavacos foram fundidos utilizando um forno elétrico a arco para obter lingotes. O segundo usa a técnica da metalurgia do pó, onde os cavacos foram submetidos à hidretação e o pó resultante foi moído e isostaticamente prensado e, a seguir, sinterizado a vácuo. A composição química, as fases presentes e a dureza no material foram determinadas. Os lingotes foram tratados termicamente e laminados, sendo que as microestruturas foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Os resultados para ambos os métodos mostraram que a composição do Zircaloy reciclado cumpre as especificações químicas e apresentaram microestrutura adequada para uso nuclear. Os bons resultados do método de metalurgia do pó sugerem a possibilidade de produzir pequenas peças, como as tampas do encamisamento - end-caps, usando a sinterização no formato quase final (near net shape). / PWR reactors employ, as nuclear fuel, UO2 pellets with Zircaloy clad. In the fabrication of fuel element parts, machining chips from the alloys are generated. As the Zircaloy chips cannot be discarded as ordinary metallic waste, the recycling of this material is important for the Brazilian Nuclear Policy, which targets the reprocess of Zircaloy residues for economic and environmental aspects. This work presents two methods developed in order to recycle Zircaloy chips. In one of the methods, Zircaloy machining chips were refused using an electric-arc furnace to obtain small laboratory ingots. The second one uses powder metallurgy techniques, where the chips were submitted to hydriding process and the resulting material was milled, isostatically pressed and vacuum sintered. The ingots were heat-treated by vacuum annealing. The microstructures resulting from both processing methods were characterized using optical and scanning electron microscopies. Chemical composition, crystal phases and hardness were also determined. The results showed that the composition of recycled Zircaloy comply with the chemical specifications and presented adequate microstructure for nuclear use. The good results of the powder metallurgy method suggest the possibility of producing small parts, like cladding end-caps, using near net shape sintering.

Le sujet de thèse s’inscrit dans une problématique d’allègement de structures des moyens de transport civils et militaires. Actuellement, les pièces de structures métalliques de ces moyens sont principalement composées d’alliages d’aluminium et d’aciers. Avec une densité inférieure et des propriétés mécaniques spécifiques similaires à ces métaux, l’alliage de magnésium AZ91 représente une solution de substitution prometteuse. En dépit de son durcissement structural par précipitation, ses propriétés mécaniques relativement faibles limitent son emploi actuel comme matériau de structure. Une amélioration de ces propriétés pourrait être permise au travers d’un affinement de la microstructure et d’un renforcement par l’ajout de particules céramiques. La métallurgie des poudres, en particulier le procédé Spark Plasma Sintering (SPS), permettrait d’allier ces deux voies d’amélioration en produisant un composite à fine microstructure avec un renforcement particulaire contrôlé. Cette thèse a pour objectifs le développement par SPS d’alliages AZ91, l’optimisation de leurs propriétés mécaniques par un contrôle de leur microstructure et l’étude de leur renforcement potentiel par l’ajout de particules de SiC. Le contrôle microstructural a été réalisé par l’intermédiaire des paramètres du procédé SPS et a porté principalement sur la densification de l’alliage, sa taille de grains et sa teneur en précipités. La caractérisation mécanique des matériaux produits a été composée d’essais de dureté, d’essais de compression en conditions quasi-statiques et dynamiques, ainsi que d’essais de traction. Les essais de traction ont été réalisés à l’issue d’un changement d’échelle de production, passant de pièces cylindriques Ø30 mm à des pièces Ø80 mm. Outre la réalisation d’essais de traction, le changement d’échelle a permis d’étudier la reproductibilité des conditions de production. Alors que l’optimisation mécanique des matériaux frittés a porté sur leurs propriétés en compression, les essais de traction ont permis d’évaluer leur cohésion et leur ductilité. Afin de montrer les améliorations permises par l’affinement microstructural et le renforcement particulaire, les matériaux élaborés par SPS ont été comparés à des alliages AZ91 produits par fonderie / The present PhD thesis falls within a structure lightweighting issue in the transport field for civil and military applications. Today, the metallic structural parts in transports are mainly composed of aluminum alloys and steels. With an inferior density and a similar specific mechanical strength to these metals, the AZ91 alloy appears to be a promising alternative. Despite its precipitation strengthening, its relative low mechanical properties limit its current use as engineering material. An improvement could be reached via microstructure refinement and ceramic particle strengthening. Powder metallurgy, involving Spark Plasma Sintering (SPS), will be used as an effective way to improve the AZ91 properties using these two approaches. AZ91 alloys were produced by SPS and reinforced by SiC particles. Their mechanical properties were optimized by microstructure control. This control was carried out by adjusting the SPS processing parameters to optimize the alloy densification, its grain size and its precipitate content. The mechanical properties of the materials were evaluated via hardness testing, compression tests in quasi-static and dynamic conditions as well as quasi-static tensile tests. The tensile tests were carried out after an up-scaling of the production process from Ø30 mm cylindrical pieces to Ø80 mm pieces. In addition to the tensile tests, the up-scaling step allowed to study the repeatability of the process conditions. While the mechanical optimization of the SPS processed materials was paid on their compressive properties, their tensile properties gave information on their cohesion and ductility. In order to highlight the mechanical improvement got by microstructure refinement and particle strengthening, the SPS processed materials were compared with cast AZ91 alloys

Neste trabalho aços rápidos ao molibdênio AISI M3:2 obtidos por diferentes processos de fabricação, submetidos ao mesmo procedimento de tratamento térmico, foram avaliados no que concerne às propriedades mecânicas de resistência à ruptura transversal e dureza. Os materiais em questão constaram dos aços rápidos comerciais Sinter 23 obtido por metalurgia do pó, o aço rápido VWM3C obtido pelo processo convencional e o aço rápido M3:2 obtido por uma técnica de metalurgia do pó que consiste de compactação uniaxial a frio de pós atomizados a água com e sem a adição de uma pequena quantidade de carbono na forma de grafite (0,3% em massa) e sinterização a vácuo com fase líquida. Esses aços rápidos foram avaliados através da comparação de suas propriedades. O aço rápido M3:2 foi sinterizado a vácuo podendo vir a se constituir numa alternativa economicamente mais viável do que o aço rápido MP Sinter 23 obtido por uma técnica de sinterização por compactação isostática a quente e com propriedades similares ao aço rápido processado pela rota convencional. A caracterização do aço rápido sinterizado a vácuo consistiu de medidas de densidades do compactado e após a sinterização. A sinterização produziu uma microestrutura aceitável e densidades próximas da densidade teórica desse aço rápido. A resistência à ruptura transversal foi avaliada através de ensaios de flexão em três pontos e a dureza através de medidas de dureza Rockwell C e Vickers. Os aços rápidos foram avaliados no que tange à microestrutura por uma técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Estabeleceu-se assim uma relação entre a microestrutura e a resistência à ruptura transversal desses aços após o tratamento térmico. Uma técnica de difração de raios X foi utilizada para a determinação das fases presentes e detecção da austenita retida. A contribuíção desse trabalho consiste na avaliação da relação microestrutura / propriedades mecânicas desses aços rápidos bem como na viabilização do aço rápido sinterizado a vácuo. / In this work AISI M3:2 high speed steels obtained through different techniques of manufacturing, submitted to the same heat treatment procedure were evaluated by measuring their mechanical properties of transverse rupture strength and hardness. Sinter 23 obtained by hot isostatic pressing (HIP), VWM3C obtained by the conventional route and a M3:2 high speed steel obtained by cold compaction of water atomized powders and vacuum sintered with and without the adition of a small quantity of carbon were evaluated after the same heat treatment procedure. The vacuum sintered M3:2 high speed steel can be an alternative to the more expensive high speed steel produced by hot isostatic pressing and with similar properties presented by the conventional one. The characterization of the vaccum sintered M3:2 high speed steel was performed by measuring the densities of the green compacts and after the sintering cycle. The sintering produced an acceptable microstruture and densities near to the theoretical. The transverse rupture strength was evaluated by means of three point bending tests and the hardness by means of Rockwell C and Vickers tests. The technique of scanning electronic mycroscopy (SEM) was used to evaluate the microstruture and to establish a relation with the property of transverse rupture strength. The structure was determined by means of X-ray diffraction (XRD) patterns and the retained austenite was detected to all the conditions of heat treatment. The main contribution of this work is to establish a relation between the microstructure and the mechanical property of transverse rupture strength and to evaluate the AISI M3:2 vacuum sintered high speed steel as an alternative to the similar commercial high speed steels.

O titânio e suas ligas são biomateriais metálicos extensamente utilizados em aplicações médicas e odontológicas, apesar de não formarem ligação química com o osso circundante. Por isto é desejável técnicas que proporcionem a bioatividade na superfície desses metais. A proposta deste estudo foi avaliar e comparar, por testes in vitro e in vivo o comportamento de Ticp e da liga Ti-13Nb-13Zr utilizando diferentes tratamentos de superfície frente à formação do recobrimento biomimético e ao processo de osteointegração. Foram utilizadas placas comerciais de Ti e amostras da liga e de Ticp, obtidas por M/P. As amostras foram submetidas a quatro diferentes tratamentos de superfície (padrão - tratamento alcalino; 1°- tratamento alcalino e térmico; 2°- tratamento ácido e alcalino; 3º- tratamento alcalino, CaCl2, térmico e água quente), analisadas quanto à formação de apatita em SBF em períodos de 1 a 21 dias. Os recobrimentos obtidos foram caracterizado por MEV e DRIFT. Para a avaliação in vivo dos implantes, obtidos por M/P, de Ticp e da liga, com e sem tratamentos superficiais, foram utilizados coelhos adultos machos. A avaliação teve duração de 7 semanas em que foram aplicados marcadores celulares ósseos em tempos e sequência específicos do pós-operatório. Na avaliação in vitro, os recobrimentos de maior espessura foram nas amostras obtidas por M/P, comparativamente à amostra laminada. Todos os tratamentos foram efetivos na promoção da bioatividade. O 2º tratamento obteve recobrimento com maior espessura nos períodos avaliados para todas as superfícies. Na avaliação in vivo, ocorreu crescimento ósseo com osteointegração em todos os implantes com e sem tratamentos superficiais. O crescimento ósseo na interface osso/implante ocorreu de forma contínua em todo o período de reparação para o Ticp, o Ticp com tratamento padrão, o Ticp com o 2º tratamento e a liga com o 1° tratamento; e ocorreu de forma mais intensa no primeiro e terceiro período de reparação para os demais implantes. Os resultados dos testes in vitro e in vivo não são passíveis de analogia direta neste estudo, pois forneceram informações importantes sobre a formação, morfologia e taxa de aposição do recobrimento aos diferentes tratamentos de superfície e a efetividade da osteointegração destes tratamentos de superfície em modelo animal. / Titanium and its alloys are widely used metallic biomaterials in medical and dental applications for patient rehabilitation. However, these materials cannot bond with surrounding bone. For this reason, it is desirable to provide a bone-bonding ability for metallic surface. The aim of this study was to evaluate and compare in vitro and in vivo tests of Ti and Ti-13Nb-13Zr alloy subjected to different surface treatments. Laminate titanium plates and Ti and alloy Ti samples obtained by powder metallurgy were used in this study. The samples were subjected to four different surface treatments (pattern- alkali treatment; 1°- alkali and heat treatments; 2°- acid and alkali treatments; 3°- alkali, CaCl2,heat and hot water treatments) and evaluated for apatite coating in SBF for periods of 1 to 21 days. The coated specimens were analyzed by SEM (surface and cross section) and DRIFT. For in vivo evaluation of osseointegration were used Ticp and alloy implants obtained by powder metallurgy with and without surface treatments in male adult rabbits. The evaluation was 7 weeks which were applied bone cell markers at selected times. In vitro evaluation, surfaces obtained by powder metallurgy had a coating of greater thickness when compared to the laminate surface. All treatments were effective in promoting the bioactivity. The 2nd treatment provided coating thicker in the evaluation periods for all surfaces. The osseointegration occurred in all implants with and without surface treatments. However, growth in the bone/ implant interface was continued all over repair period for Ticp, Ticp with pattern treatment, Ticp with 2nd treatment and alloy with 1st treatment. Bone growth in interface occurred more intensely for first and third period to repair for remaining implants. In vitro and in vivo tests are not liable to direct analogy in this study because provided important information on the formation, morphology and apposition rate of coating on different surface treatments and the effectiveness of osseointegration in animal model.

Atualmente, uns dos grandes desafios para a indústria automobilística é aumentar o desempenho do conjunto mecânico responsável por selar a câmara de combustão interna de motores automotivos e também reduzir os seus custos de obtenção. O objetivo deste trabalho foi o de tratar termicamente insertos de assentos de válvulas (do inglês valve seat insert, VSI) obtidos pela rota de metalurgia do pó. Esta técnica possibilitou a substituição do cobalto e do chumbo, devido ao seu elevado custo e efeito toxicológico, respectivamente. Ao longo do trabalho foram avaliados VSI obtidos com três misturas de pós diferentes, sendo que os elementos comuns nestas três misturas foram os pós de ferro, sulfeto de manganês, carboneto de nióbio, grafite, estearato de zinco e cobre. Em cada uma destas misturas variou-se apenas os tipos de pós de aços rápidos e aço ferramenta utilizado, sendo estes o aço rápido AISI M3:2 (Mistura 1), aço rápido AISI M2 (Mistura 2) e aço ferramenta AISI D2 (Mistura 3). Os tratamentos térmicos aplicados aos VSI consistiram em têmpera ao ar e têmpera ao óleo, ambas seguidas de duplo revenimento em sete temperaturas equidistantemente diferentes, variando de 100 °C a 700 °C. Os ciclos dos tratamentos térmicos foram determinados por meio da utilização de termopares do tipo k acoplados à um sistema de aquisição de dados. As propriedades físicas e mecânicas dos VSI foram determinadas através da dureza aparente, densidade aparente e resistência à ruptura radial. A caracterização microestrutural foi realizada utilizando-se a microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A composição química foi determinada por meio da análise elementar e por espectrometria de fluorescência de energia dispersiva de raios X. Os melhores resultados em relação às propriedades mecânicas dos VSI foram obtidas para os insertos temperados ao ar e duplamente revenido a 600 °C para a Mistura 1 e Mistura 2, e a 500 °C para Mistura 3. Já para a têmpera ao óleo, as melhores respostas foram para os VSI obtidos com a Mistura 1 duplamente revenida a 400 °C e a, 300 °C para os componentes obtidos com a Mistura 2 e Mistura 3. / Currently, one of the biggest challenges for the automobile industry is to increase the performance of the mechanical set responsible for sealing the internal combustion chamber in automotive engines and reduce its cost of production. The aim of the present work was to heat treat valve seat inserts (VSI) obtained through the powder metallurgy route. This procedure made possible the substitution of cobalt and lead, due to its high cost and toxicological effect, respectively. Throughout the work, it was evaluated VSI obtained with three different types of powders mixtures, and common elements at the three different powders mixtures were iron powder, manganese sulfide, niobium carbide, graphite, zinc stearate and copper. In each of these powders mixtures, it was changed only the type of high-speed steels and tool steel, consisting of high-speed steel AISI M3:2 (Mixture 1), high-speed steel AISI M2 (Mixture 2) and tool steel AISI D2 (Mixture 3). The heat treatments applied to the VSI were air quenching and oil quenching, both followed by double tempering at seven different equidistantly temperatures, ranging from 100 °C up to 700 °C. The heat treatments thermal cycles were determined using a thermocouple type k attached to a data acquisition system. The physical and mechanical properties of the VSI were measured in terms of apparent hardness, apparent density and crush radial strength. Microstructural characterization was performed using optical and scanning electron microscopy. The chemical composition was determined using gas analysis and energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry. The best results regarding the mechanical properties of the VSI were obtained for the VSI air-quenched and double tempered at 600 °C for the powder Mixture 1 and Mixture 2, and at 500 °C for Mixture 3. For the oil quenching, the best response was reached for the VSI obtained with Mixture 1 double tempered at 400 °C, and at 300 °C for the components obtained with Mixture 2 and Mixture 3.

Neste trabalho aços rápidos ao molibdênio AISI M3:2 obtidos por diferentes processos de fabricação, submetidos ao mesmo procedimento de tratamento térmico, foram avaliados no que concerne às propriedades mecânicas de resistência à ruptura transversal e dureza. Os materiais em questão constaram dos aços rápidos comerciais Sinter 23 obtido por metalurgia do pó, o aço rápido VWM3C obtido pelo processo convencional e o aço rápido M3:2 obtido por uma técnica de metalurgia do pó que consiste de compactação uniaxial a frio de pós atomizados a água com e sem a adição de uma pequena quantidade de carbono na forma de grafite (0,3% em massa) e sinterização a vácuo com fase líquida. Esses aços rápidos foram avaliados através da comparação de suas propriedades. O aço rápido M3:2 foi sinterizado a vácuo podendo vir a se constituir numa alternativa economicamente mais viável do que o aço rápido MP Sinter 23 obtido por uma técnica de sinterização por compactação isostática a quente e com propriedades similares ao aço rápido processado pela rota convencional. A caracterização do aço rápido sinterizado a vácuo consistiu de medidas de densidades do compactado e após a sinterização. A sinterização produziu uma microestrutura aceitável e densidades próximas da densidade teórica desse aço rápido. A resistência à ruptura transversal foi avaliada através de ensaios de flexão em três pontos e a dureza através de medidas de dureza Rockwell C e Vickers. Os aços rápidos foram avaliados no que tange à microestrutura por uma técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Estabeleceu-se assim uma relação entre a microestrutura e a resistência à ruptura transversal desses aços após o tratamento térmico. Uma técnica de difração de raios X foi utilizada para a determinação das fases presentes e detecção da austenita retida. A contribuíção desse trabalho consiste na avaliação da relação microestrutura / propriedades mecânicas desses aços rápidos bem como na viabilização do aço rápido sinterizado a vácuo. / In this work AISI M3:2 high speed steels obtained through different techniques of manufacturing, submitted to the same heat treatment procedure were evaluated by measuring their mechanical properties of transverse rupture strength and hardness. Sinter 23 obtained by hot isostatic pressing (HIP), VWM3C obtained by the conventional route and a M3:2 high speed steel obtained by cold compaction of water atomized powders and vacuum sintered with and without the adition of a small quantity of carbon were evaluated after the same heat treatment procedure. The vacuum sintered M3:2 high speed steel can be an alternative to the more expensive high speed steel produced by hot isostatic pressing and with similar properties presented by the conventional one. The characterization of the vaccum sintered M3:2 high speed steel was performed by measuring the densities of the green compacts and after the sintering cycle. The sintering produced an acceptable microstruture and densities near to the theoretical. The transverse rupture strength was evaluated by means of three point bending tests and the hardness by means of Rockwell C and Vickers tests. The technique of scanning electronic mycroscopy (SEM) was used to evaluate the microstruture and to establish a relation with the property of transverse rupture strength. The structure was determined by means of X-ray diffraction (XRD) patterns and the retained austenite was detected to all the conditions of heat treatment. The main contribution of this work is to establish a relation between the microstructure and the mechanical property of transverse rupture strength and to evaluate the AISI M3:2 vacuum sintered high speed steel as an alternative to the similar commercial high speed steels.

O titânio e suas ligas são biomateriais metálicos extensamente utilizados em aplicações médicas e odontológicas, apesar de não formarem ligação química com o osso circundante. Por isto é desejável técnicas que proporcionem a bioatividade na superfície desses metais. A proposta deste estudo foi avaliar e comparar, por testes in vitro e in vivo o comportamento de Ticp e da liga Ti-13Nb-13Zr utilizando diferentes tratamentos de superfície frente à formação do recobrimento biomimético e ao processo de osteointegração. Foram utilizadas placas comerciais de Ti e amostras da liga e de Ticp, obtidas por M/P. As amostras foram submetidas a quatro diferentes tratamentos de superfície (padrão - tratamento alcalino; 1°- tratamento alcalino e térmico; 2°- tratamento ácido e alcalino; 3º- tratamento alcalino, CaCl2, térmico e água quente), analisadas quanto à formação de apatita em SBF em períodos de 1 a 21 dias. Os recobrimentos obtidos foram caracterizado por MEV e DRIFT. Para a avaliação in vivo dos implantes, obtidos por M/P, de Ticp e da liga, com e sem tratamentos superficiais, foram utilizados coelhos adultos machos. A avaliação teve duração de 7 semanas em que foram aplicados marcadores celulares ósseos em tempos e sequência específicos do pós-operatório. Na avaliação in vitro, os recobrimentos de maior espessura foram nas amostras obtidas por M/P, comparativamente à amostra laminada. Todos os tratamentos foram efetivos na promoção da bioatividade. O 2º tratamento obteve recobrimento com maior espessura nos períodos avaliados para todas as superfícies. Na avaliação in vivo, ocorreu crescimento ósseo com osteointegração em todos os implantes com e sem tratamentos superficiais. O crescimento ósseo na interface osso/implante ocorreu de forma contínua em todo o período de reparação para o Ticp, o Ticp com tratamento padrão, o Ticp com o 2º tratamento e a liga com o 1° tratamento; e ocorreu de forma mais intensa no primeiro e terceiro período de reparação para os demais implantes. Os resultados dos testes in vitro e in vivo não são passíveis de analogia direta neste estudo, pois forneceram informações importantes sobre a formação, morfologia e taxa de aposição do recobrimento aos diferentes tratamentos de superfície e a efetividade da osteointegração destes tratamentos de superfície em modelo animal. / Titanium and its alloys are widely used metallic biomaterials in medical and dental applications for patient rehabilitation. However, these materials cannot bond with surrounding bone. For this reason, it is desirable to provide a bone-bonding ability for metallic surface. The aim of this study was to evaluate and compare in vitro and in vivo tests of Ti and Ti-13Nb-13Zr alloy subjected to different surface treatments. Laminate titanium plates and Ti and alloy Ti samples obtained by powder metallurgy were used in this study. The samples were subjected to four different surface treatments (pattern- alkali treatment; 1°- alkali and heat treatments; 2°- acid and alkali treatments; 3°- alkali, CaCl2,heat and hot water treatments) and evaluated for apatite coating in SBF for periods of 1 to 21 days. The coated specimens were analyzed by SEM (surface and cross section) and DRIFT. For in vivo evaluation of osseointegration were used Ticp and alloy implants obtained by powder metallurgy with and without surface treatments in male adult rabbits. The evaluation was 7 weeks which were applied bone cell markers at selected times. In vitro evaluation, surfaces obtained by powder metallurgy had a coating of greater thickness when compared to the laminate surface. All treatments were effective in promoting the bioactivity. The 2nd treatment provided coating thicker in the evaluation periods for all surfaces. The osseointegration occurred in all implants with and without surface treatments. However, growth in the bone/ implant interface was continued all over repair period for Ticp, Ticp with pattern treatment, Ticp with 2nd treatment and alloy with 1st treatment. Bone growth in interface occurred more intensely for first and third period to repair for remaining implants. In vitro and in vivo tests are not liable to direct analogy in this study because provided important information on the formation, morphology and apposition rate of coating on different surface treatments and the effectiveness of osseointegration in animal model.

Atualmente, uns dos grandes desafios para a indústria automobilística é aumentar o desempenho do conjunto mecânico responsável por selar a câmara de combustão interna de motores automotivos e também reduzir os seus custos de obtenção. O objetivo deste trabalho foi o de tratar termicamente insertos de assentos de válvulas (do inglês valve seat insert, VSI) obtidos pela rota de metalurgia do pó. Esta técnica possibilitou a substituição do cobalto e do chumbo, devido ao seu elevado custo e efeito toxicológico, respectivamente. Ao longo do trabalho foram avaliados VSI obtidos com três misturas de pós diferentes, sendo que os elementos comuns nestas três misturas foram os pós de ferro, sulfeto de manganês, carboneto de nióbio, grafite, estearato de zinco e cobre. Em cada uma destas misturas variou-se apenas os tipos de pós de aços rápidos e aço ferramenta utilizado, sendo estes o aço rápido AISI M3:2 (Mistura 1), aço rápido AISI M2 (Mistura 2) e aço ferramenta AISI D2 (Mistura 3). Os tratamentos térmicos aplicados aos VSI consistiram em têmpera ao ar e têmpera ao óleo, ambas seguidas de duplo revenimento em sete temperaturas equidistantemente diferentes, variando de 100 °C a 700 °C. Os ciclos dos tratamentos térmicos foram determinados por meio da utilização de termopares do tipo k acoplados à um sistema de aquisição de dados. As propriedades físicas e mecânicas dos VSI foram determinadas através da dureza aparente, densidade aparente e resistência à ruptura radial. A caracterização microestrutural foi realizada utilizando-se a microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A composição química foi determinada por meio da análise elementar e por espectrometria de fluorescência de energia dispersiva de raios X. Os melhores resultados em relação às propriedades mecânicas dos VSI foram obtidas para os insertos temperados ao ar e duplamente revenido a 600 °C para a Mistura 1 e Mistura 2, e a 500 °C para Mistura 3. Já para a têmpera ao óleo, as melhores respostas foram para os VSI obtidos com a Mistura 1 duplamente revenida a 400 °C e a, 300 °C para os componentes obtidos com a Mistura 2 e Mistura 3. / Currently, one of the biggest challenges for the automobile industry is to increase the performance of the mechanical set responsible for sealing the internal combustion chamber in automotive engines and reduce its cost of production. The aim of the present work was to heat treat valve seat inserts (VSI) obtained through the powder metallurgy route. This procedure made possible the substitution of cobalt and lead, due to its high cost and toxicological effect, respectively. Throughout the work, it was evaluated VSI obtained with three different types of powders mixtures, and common elements at the three different powders mixtures were iron powder, manganese sulfide, niobium carbide, graphite, zinc stearate and copper. In each of these powders mixtures, it was changed only the type of high-speed steels and tool steel, consisting of high-speed steel AISI M3:2 (Mixture 1), high-speed steel AISI M2 (Mixture 2) and tool steel AISI D2 (Mixture 3). The heat treatments applied to the VSI were air quenching and oil quenching, both followed by double tempering at seven different equidistantly temperatures, ranging from 100 °C up to 700 °C. The heat treatments thermal cycles were determined using a thermocouple type k attached to a data acquisition system. The physical and mechanical properties of the VSI were measured in terms of apparent hardness, apparent density and crush radial strength. Microstructural characterization was performed using optical and scanning electron microscopy. The chemical composition was determined using gas analysis and energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry. The best results regarding the mechanical properties of the VSI were obtained for the VSI air-quenched and double tempered at 600 °C for the powder Mixture 1 and Mixture 2, and at 500 °C for Mixture 3. For the oil quenching, the best response was reached for the VSI obtained with Mixture 1 double tempered at 400 °C, and at 300 °C for the components obtained with Mixture 2 and Mixture 3.

O trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia denominada modelo de núcleo reduzido, aplicada para avaliar o desempenho de máquinas elétricas no que tange a geometria e materiais empregados na fabricação do núcleo completo. Para fins de validação da metodologia utiliza-se um Atuador Planar de Indução Trifásico com dois graus de liberdade, comparando os resultados numéricos e experimentais. Através desta metodologia, pode-se realizar a análise dos fenômenos eletromagnéticos ocorridos no núcleo completo por meio da avaliação de seu modelo reduzido, composto neste caso por 33% do núcleo completo empregado no Atuador Planar de Indução Trifásico. A comprovação da metodologia do modelo de núcleo reduzido ocorreu através da fabricação de uma bancada de testes, composta por uma célula de carga para realizar aquisição da força de propulsão planar, interface de potência e os núcleos reduzidos com seguintes materiais ferromagnéticos: compósitos SMC 1P Somaloy 500®, Ferro resinado e Aço ABNT 1020. Com auxilio da estrutura de testes, validou-se o modelo numérico dos três núcleos reduzidos quanto a força de propulsão planar. Na análise dos dados experimentais e numéricos, o material Ferro resinado apresentou a diferença 14% referente a força de propulsão planar, sendo a maior diferença entre os materiais estudados. Com a convergência dos resultados experimental e numéricos, realiza-se a comparação numérica entre os núcleos reduzidos e completos utilizando-se os três materiais ferromagnéticos. A análise numérica do núcleo reduzido com o material SMC 1P Somaloy 500® apresentou o fator de relação médio da força de propulsão planar de 2,65 em relação ao núcleo completo. O núcleo completo com Aço ABNT 1020 resultou no consumo médio de 56,7Watts para gerar a força de propulsão planar de 1 Newton. Dessa forma, proporciona-se uma ferramenta de maior rapidez para fabricação e avaliação do desempenho de materiais ferromagnéticos utilizados no núcleo completo da máquina elétrica. / This paper presents the development of a methodology denominated low core model applied to evaluate the performance of electrical machines with respect to geometry and materials used in manufacturing of the complete core. For validation purposes of the methodology is used a Planar Three-phase Induction Actuator with two degrees of freedom, comparing the experimental and numerical results. Through this methodology, it is possible to perform the analysis of electromagnetic phenomena occurring in the complete core based evaluation of the reduced model, made in this case with 33% of the full core employed in the Planar Three-phase Induction Actuator. The verification of the reduced core model methodology occurred through the manufacture of a testing bench, which is composed of a load cell to realize the acquisition of the planar propulsion force, potency interface and reduced cores with the following ferromagnetic materials: SMC 1P Somaloy 500® composites, resinated Iron and Steel ABNT 1020. With the help of the test structure, it was validated the numerical model of the three reduced cores regarding to the planar propulsion force. In the analysis of experimental and numerical data, the resinated Iron material showed a 14% difference concerning the strength of the planar propulsion, which is the biggest difference between the materials studied. With the convergence of the experimental and numerical results, a numerical comparison is performed between the reduced and complete cores using the three ferromagnetic materials. The numerical analysis of the reduced core with the SMC 1P Somaloy 500® material showed the average ratio of the planar factor propulsive force of 2.65 when compared with the complete core. The complete core with ABNT 1020 Steel resulted in an average consumption of 56.7 Watts to generate a planar propulsive force of 1 Newton. Thus, it is provided a faster tool for manufacturing and evaluation of ferromagnetic materials performance used in the complete core of the electric machine.