Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-08T14:50:19Z No. of bitstreams: 1 TÂNIA LÚCIA LEAL - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 1662597 bytes, checksum: 3b9ecad3c331d148a824d574cd4ac35c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-08T14:50:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TÂNIA LÚCIA LEAL - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 1662597 bytes, checksum: 3b9ecad3c331d148a824d574cd4ac35c (MD5) Previous issue date: 2007-02-22 / CNPq / Membranas obtidas por sinterização de partículas de PEUAPM foram desenvolvidas visando sua aplicação no tratamento de efluentes. As membranas foram sinterizadas em diferentes tempos e temperaturas e o seu desempenho na remoção de partículas presentes em efluentes aquosos foi investigado. Utilizou-se o planejamento experimental fatorial e análise de superfície de resposta para avaliar os efeitos do tempo e temperatura de sinterização no desempenho das membranas. Este estudo foi conduzido com as amostras que apresentaram menor tamanho de partículas, isto é, passantes em peneira de malha 200. Os resultados evidenciam que quanto maiores os tempos e temperaturas de sinterização, menores os fluxos do permeado através das membranas e que os efeitos da temperatura foram mais acentuados do que os do tempo de sinterização. A compactação das membranas após a sinterização provocou reduções no fluxo e na porosidade, enquanto o tamanho médio dos poros permaneceu inalterado. Dois procedimentos foram utilizados para modificar a superfície interna das membranas: a) deposição de um filme de PEAD e b) modificação por plasma de metano. Estas modificações foram realizadas nas membranas manufaturadas com pó de PEUAPM como recebidos do fabricante e com os passantes em peneira de malha 200. Ambas as modificações de superfície levaram a reduções no tamanho de poros na superfície das membranas. O tratamento por plasma minimizou o fenômeno de “fouling”, enquanto que maior eficiência na remoção de partículas sólidas em suspensão na água foi obtida com membranas recobertas internamente com filme de PEAD. Melhor desempenho global foi obtido para as membranas manufaturadas com PEUAPM de código 3041 passante em peneira de malha 200, superficialmente modificadas ou não. Este estudo indica que o PEUAPM pode ser usado na produção de membranas de microfiltração de baixo custo para remoção de partículas sólidas presentes em efluentes aquosos. / Membranes obtained by sintering of UHMWPE powders were manufactured aiming at their use in effluent treatment. The membranes were sintered at different times and temperatures and their performance in aqueous effluent particle removal were investigated. An factorial experimental planning and response surface analysis was employed to evaluate the effects of sintering time and temperature in the performance of the membranes. This study was conducted on samples having the smallest particles size, i.e., with powders that passed through a 200 mesh sieve. Higher sintering times and temperatures led to smaller permeate flow through membranes and temperature effects were more significant than those of time. Membranes compaction after sintering leads to lower permeate flows and porosities, although the average pore sizes do not change. Two routes were used to modify the internal surface of the membranes: a) HDPE film deposition and b) methane plasma modification.These modifications were made with membranes prepared with UHMWPE powder as received from supplier and passed through a 200 mesh sieve. Both treatments caused reductions on the membranes superficial pore sizes. Plasma treatment minimized the “fouling” phenomenon, while the best efficiency in solid particle removal from water dispersions was found for the membrane internally coated with a HDPE film. Best overall performances were displayed by the membranes prepared with UHMWPE grade 3041 sieved though a 200 mesh sieve. The results indicate that the UHMWPE can be used to prepare low cost micro-filtration membranes to remove solid particles present in aqueous effluents.

O carbeto de boro (B4C) é um material cerâmico de alta dureza e baixa massa específica com uma grande potencialidade de aplicação tecnológica. Contudo, há uma grande dificuldade na produção de sinterizados com alta massa específica e boas propriedades mecânicas pelo uso de técnicas convencionais de sinterização. Neste trabalho, foi investigada a influência de vários parâmetros (granulometria do pó de partida, adição de carbono e ligantes orgânicos, temperatura máxima e taxa de aquecimento) na sinterização do carbeto de boro. Foram utilizadas técnicas de sinterização à pressão ambiente e de sinterização sob pressões ultra-elevadas. Amostras cilíndricas, com 15 mm de diâmetro e entre 3 e 7 mm de espessura, foram sinterizadas à pressão ambiente em atmosfera de Argônio a 2150ºC, 2200ºC e 2250ºC por 120 minutos, com taxas de aquecimento de 25 e de 30ºC/min. Amostras de 3 mm de diâmetro e 2,5 mm de espessura foram processadas a 4 GPa durante 10 minutos em diferentes temperaturas de sinterização (1000°C, 1500ºC e 1700°C). O principal objetivo tecnológico do trabalho foi desenvolver e otimizar uma sistemática de conformação e sinterização para a produção de peças de carbeto de boro, com diferentes geometrias, e alta dureza e alta resistência ao desgaste. A composição de fases e a microestrutura dos compactos foram investigadas por difração de raios X, espectroscopia Raman, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. As propriedades mecânicas foram avaliadas por medidas de massa específica, dureza Vickers e resistência ao desgaste abrasivo. Os resultados de massa específica obtidos para os sinterizados à pressão ambiente a partir de um pó mais grosso (< 3 mm) foram, de forma não usual, superiores aos encontrados para os produzidos com um pó mais fino (< 1 mm), obtendo-se valores máximos de 2,42 g/cm3 para o pó grosso e 2,33 g/cm3 para o pó fino. As medidas de dureza resultaram valores máximos de 21 GPa, tanto para o pó mais fino quanto para o pó mais grosso, no caso de sinterizados produzidos a partir de uma mistura com ligantes. Quando não foram usados ligantes, no caso do pó mais grosso, valores de resistência ao desgaste abrasivo muito próximos ao de uma peça comercial e uma dureza de 27 GPa, foram obtidos por sinterização à pressão ambiente. A produção de compactos bem densificados e com propriedades mecânicas superiores foi associada à remoção efetiva de fases óxidas do pó de partida. A presença dessas fases influencia fortemente a cinética de crescimento de grãos durante a sinterização do carbeto de boro. Os compactos produzidos sob pressões ultra-elevadas apresentaram valores máximos de dureza de 15 GPa para o pó mais grosso e 20 GPa para o pó mais fino. Esses resultados obtidos abrem perspectivas bastante interessantes de utilização da técnica de pressões ultra-elevadas na sinterização de carbeto de boro, com a aplicação de temperaturas e tempos bem menores do que os empregados convencionalmente. / Boron carbide (B4C) is a high hardness, low-density ceramic material with a great potential for technological application. However, the production of sintered bodies with high densification and good mechanical properties is very difficult when conventional sintering techniques are used. In this study, we investigated the influence of different sintering conditions (size of the carbide powder, addition of carbon and organic binders, maximum temperature and heating rate) on the properties of boron carbide sintered at ambient pressure or under ultra-high pressure. Cylindrical samples, 15 mm in diameter and 3 to 7 mm thick, were sintered at ambient pressure in an argon atmosphere and temperatures of 2150°C, 2200°C and 2250°C for 120 minutes, using heating rates of 25 and 30°C/min. Samples of 3 mm in diameter and 2.5 mm in thickness were processed at 4 GPa and different sintering temperatures (1000°C, 1500°C and 1700°C) for 10 minutes. The main technological goal of this study was the development of a sintering procedure to produce different geometries of boron carbide compacts with high hardness and high wear resistance. The phase composition and the microstructure of the samples were investigated by x-ray diffraction, Raman spectroscopy, optical microscopy and scanning electron microscopy. The sintered bodies were characterized by density, hardness and abrasive wear resistance measurements. In an unusual way, the density values obtained for the compacts sintered at ambient pressure from a coarser powder (< 3 mm) were higher than those found for the compacts produced from a finer powder (< 1 mm). The highest density values were 2.42 g/cm3 for the coarse powder and 2.33 g/cm3 for the fine powder. The maximum obtained hardness for the sintered bodies produced from a mixture with organic binders was 21 GPa, both for the fine and the coarse powder. When no binders were used, a hardness of 27 GPa associated to a high wear resistance was obtained for compacts sintered at ambient pressure using the coarse powder. The success in the production of high-density compacts with superior mechanical properties was associated to an efficient removal of oxides phases from the starting powder. The presence of these phases strongly affects the grain growth kinetics during the sintering of boron carbide. The compacts produced under ultra-high pressures showed a maximum hardness of 15 GPa for the coarse powder and 20 GPa for the fine powder. The obtained results indicate that the employment of ultra-high pressure techniques can be very interesting for the production of high-quality sintered boron carbide, as they enable the use of much lower temperatures and shorter sintering times than in conventional techniques.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:03:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276264.pdf: 14233541 bytes, checksum: c3ce135b7d8f4ee1a90fe6530aaf6ae7 (MD5) / No presente trabalho foram desenvolvidos aços sinterizados autolubrificantes a seco, produzidos via moldagem de pós por injeção, nos quais o lubrificante sólido é gerado "in situ" durante a sinterização pela dissociação de carboneto de silício (SiC). O carboneto de silício é introduzido ao material na forma de partículas na etapa de preparação da massa de injeção. Na fase inicial do trabalho foi estudada a cinética de dissociação das partículas de SiC em função da temperatura e do tempo, quando misturadas a pó de ferro puro e a pó de ferro+0,8% de carbono. Nestas misturas foram adicionados teores crescentes de carboneto de silício (1 até 5% em massa). O elemento químico Si resultante da dissociação do carboneto de silício enriquece a matriz ferrosa e estabiliza a fase , na qual a solubilidade de carbono é muito baixa (menor que 0,02%); em decorrência, o carbono é retido no local de origem da partícula de carboneto em dissociação. Os estudos da cinética de dissociação mostraram ainda que esta é lenta e que depende, da temperatura, da composição química da matriz e do tamanho de partícula de ambos os componentes da mistura (pó de carboneto de silício e pó de ferro). Tamanhos de partícula da ordem de 10 m se mostraram mais adequados para promover a total dissociação em tempos e temperaturas normais de sinterização. Utilizando estas informações, foram produzidas amostras de aço sinterizado via moldagem de pós por injeção para o estudo do comportamento mecânico e tribológico. Conforme esperado, grande parte do carbono liberado na dissociação das partículas de carboneto de silício é retido no volume originalmente ocupado por estas, levando a obtenção de um aço sinterizado autolubrificante a seco durante a sua sinterização. O carbono resultante da dissociação apresenta-se na forma de folhas finas, com espessura na escala nanométrica, relativamente espaçadas entre si. Grande parte das ligas estudadas possuem um coeficiente de atrito especialmente baixo ( 0,1) associado a uma resistência à tração elevada (de 400 a 1000MPa). Considerando esta larga faixa de propriedades, pode-se dizer que é possível projetar o aço sinterizado especificamente para cada aplicação particular de engenharia demandada, ou seja, de acordo com a função de engenharia particular do componente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:52:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274795.pdf: 3340936 bytes, checksum: d4ebfb457f6bc0e817eed317a7333e5d (MD5) / Entre os diversos processos de Prototipagem Rápida (Rapid Prototyping, ou RP) para fabricação de objetos sólidos tridimensionais existentes, destaca-se a Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering, ou SLS). Nesta pesquisa analisaram-se diferentes softwares de RP existentes e aplicaram-se conhecimentos de Engenharia de Software no desenvolvimento metodológico de um sistema de controle (software) para um equipamento-protótipo SLS existente no laboratório CIMJECT. Respeitando o paradigma clássico da RP, a solução adotada consistiu em integrar o novo sistema de controle com um software de planejamento de processos de fabricação rápida por adição de camadas (RP3), desenvolvido pelo NUFER - Núcleo de Prototipagem e Ferramental, da UTFPR (Universidade Tecnológica Federal do Paraná). Para validação da solução foi desenvolvida, em parceria com o LHW - Laboratório de Hardware da UFSC, uma placa de hardware específica capaz de simular os principais elementos que compõem um equipamento de prototipagem rápida por SLS. Os resultados evidenciaram as potencialidades do software desenvolvido, em comparação com o antecessor existente no laboratório CIMJECT, justificando o uso das técnicas de Engenharia de Software empregadas. / Among different existing Rapid Prototyping (Rapid Prototyping, or RP) processes for manufacturing of three-dimensional solid objects is Selective Laser Sintering (Selective Laser Sintering or SLS). On this research different existing RP softwares were examined and the knowledge on Software Engineering (SE) was applied in the methodological development of a control system (a software) for an SLS prototype-apparatus avaliable at CIMJECT laboratory. Following the classic RP model, the solution adopted was to integrate the new control system with a software for manufacturing process planning by rapid layers addition (RP3), developed by NUFER - Núcleo de Prototipagem e Ferramental, from UTFPR (Universidade Tecnológica Federal do Paraná). For validating the solution it was developed in partnership with LHW - Laboratório de Hardware, from UFSC, a special hardware board able to simulate the main elements that comprises to an SLS rapid prototyping apparatus. The results confirmed the potentialities of the new developed software comparing to its predecessor avaliable at CIMJECT laboratory, justifying the use of the employed Software Engineering techniques.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:21:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257288.pdf: 6136997 bytes, checksum: 7ca05a95534a608353ea922338b84dc0 (MD5) / Este trabalho é um estudo da remoção de ligantes poliméricos seguida pela sinterização em ciclo único, via plasma, de componentes produzidos pelo processo de moldagem de pós por injeção, MPI. Foi realizado o projeto de um reator em escala piloto capaz de variar todos os parâmetros da descarga individualmente ou combinados, sem interferência no ciclo térmico. As variáveis adotadas para a descarga foram: tensão de pico, razão de tempo ligado, pressão da atmosfera e composição da atmosfera. Para obtenção de um ciclo térmico estável foi introduzido no projeto um sistema resistivo o qual foi dimensionado de forma a atender às rigorosas exigências do ciclo de remoção e em seguida o de sinterização. As taxas de aquecimento podem variar de 0,15 °C/min a 30 °C/min. A temperatura máxima pode alcançar 1400 °C e o carregamento pode atingir 5 kg. O equipamento foi caracterizado em relação às descargas elétricas e em relação ao aquecimento auxiliar resistivo. O desenvolvimento do reator resultou em uma patente internacional do mesmo. Para a realização dos experimentos foram produzidas amostras por injeção de pós de aço inoxidável ABNT 316L (AISI 316L). Para estudar a remoção de ligantes foram realizados ciclos combinando os níveis das variáveis de processo: tensão de pico (440, 540 e 640 V), razão de tempo ligado (50, 70 e 90% de tempo ligado), pressão (0,5 - 0,9 e 1,3 Torr), teor de argônio na atmosfera Ar - H2 (1%, 8% e 16% de Ar), carregamento do reator (0,5 - 1,0 - 1,5 e 2,0 kg) e a taxa de aquecimento durante a extração (0,5 - 2,0 - 3,5 e 5,0 °C/min). Os ensaios avaliaram a perda de massa de ligante, a corrente elétrica do plasma e as condições internas do reator como depósito de resíduos ou formação de fuligem. A sinterização (efetivamente remoção de ligante conforme ciclo específico seguida de sinterização) foi realizada a 1350 °C por uma hora sob atmosfera inicial de 99% H2 + 1% Ar e 0,9 Torr, 5% de RTL (razão de tempo ligado) e 440 V. Após a sinterização foi avaliada a densificação das amostras e o teor de carbono residual. O equipamento desenvolvido mostrou-se adequado para a realização das pesquisas tendo apresentado excelente controle de todas as variáveis e robustez frente às rigorosas exigências do ciclo de remoção do ligante e às severas condições da etapa de sinterização. Os experimentos mostraram que para os níveis testados e em tensões mais baixas o teor de argônio não apresenta influência significativa sobre o processo de remoção, mas sob tensões mais elevadas intensifica a extração do ligante. Pressões mais altas aumentam a remoção e reduzem os resíduos no reator, mas tendem à formação de fuligem. O aumento da razão de tempo ligado conduz à redução da quantidade de resíduos no reator. O aumento da tensão de pico melhora o processo de extração. De um modo geral, condições que geram aumento da corrente elétrica do plasma tendem a intensificar o processo de remoção e reduzir a quantidade de resíduos. Alguns fatores que aceleram o processo de remoção podem, no entanto, induzir a formação de fuligem. O processo mostrou-se eficiente e rápido. Após a sinterização as amostras apresentaram boa densificação e o teor de carbono residual ficou bastante abaixo do valor máximo permitido para este material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:43:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323512.pdf: 2713357 bytes, checksum: 16b46e0bf66a132189a308e6e9b561c5 (MD5) Previous issue date: 2013

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:51:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328112.pdf: 1735567 bytes, checksum: 03a5b0f8c386ab03e0cdee7fe961e4b9 (MD5) Previous issue date: 2013 / A metalurgia do pó ferrosa é um processo que oferece inúmeras soluções na indústria, principalmente devido a economia de escala. Este processo tem algumas limitações, como o tamanho e a geometria dos corpos a serem produzidos. No intuito de investigar outras soluções para a metalurgia do pó, principalmente no condicionante a componentes, tem-se o processo de brasagem, que é a união de dois ou mais corpos, de modo a formar um corpo final único. O intuito deste trabalho é realizar a união durante a sinterização, em processo definido como sinterbonding. Para tal, estudou-se ligas de ferro cobre, com percentuais de 0 a 20% de adição de cobre, no intuito de formar fase líquida durante o processo descrito anteriormente e promover a junção de dois sólidos através do posicionamento de topo, em condições de processamento semelhantes as já aplicadas na indústria (pressão de compactação e temperatura). No intuito de caracterizar a união as amostras foram preparadas metalograficamente, para verificar a continuidade da linha da junção e também comparadas mecanicamente através de ensaio uniaxial de tração em relação a uma amostra padrão. Para melhorar os resultados também utilizou- se a técnica de recompactação. Foram obtidos tensões de ruptura 20% inferiores em relação a amostra de referência, porém com significativa redução da capacidade de deformação, de 70 a 90%.<br> / Abstract : Metal powder metallurgy is a process that offers numerous solutions in the industry, mainly due economies of scale. But this process has some limitations, such as the size and geometry of the green bodies to be produced. In order to determinate other solutions for this process, especially concerning into the geometry, it has been applied the brazing process which is the union of two or more bodies, so as to form a single body end. The aim of this work is to provide the union during the sintering process, which is defined as sinterbonding. Iron-copper alloys, with a range from 0-20% of copper where studied, in order to form a liquid phase during the process and promote the joining by top-of-body positioning, under similar conditions of those already applied in industry (pressing pressure and temperature). To characterize the union, samples were prepared metallographically to verify the continuity of the junction and also compared mechanically through tensile-strength test in reference to a standard sample. To improve the results the double pressing technique also was used. It was observed that to the samples with higher content of copper and double-pressed it was obtained better results, but if compared with a standard sample, lower mechanical strenght, a great loss in elongation and low impact resistance were obtained.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:06:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334225.pdf: 1935260 bytes, checksum: 14865e881a485b62b824e25ed908a0ef (MD5) Previous issue date: 2015 / Compósitos de Ti3SiC2 foram fabricados por meio de três passos principais de processamento: (i) impressão tridimensional de mistura em pó de Ti3SiC2-dextrina, (ii) prensagem isostática a frio e uniaxial e (iii) sinterização. A mistura Ti3SiC2-dextrina foi primeiramente impressa através de impressão (jato de tinta indireta) tridimensional. As amostras impressas foram submetidas a dois processos de prensagem diferentes: isostática a frio e prensagem uniaxial. Por um lado, três conjuntos de amostras impressas foram submetidas a prensagem isostática a frio (CIP) a 180 MPa, a 150 MPa e 35 MPa. Por outro lado, um outro conjunto de amostras impressa foram submetida a prensagem uniaxial a 726 MPa. No último passo do processamento, amostras prensadas uniaxialmente e isotaticamente a frio e um conjunto de amostra impressas comparativa - sem processo de prensagem - foram expostas a sinterização a 1600 ° C em atmosfera de argônio durante 2 horas. Análise de difracção de raios X (XRD) mostrou Ti3SiC2 como fase principal em todas as amostras depois dos três estágios de processamento, mas também apresentou TiC0,63 como fase secundária. Composição química da fase por espectroscopia de raios-X de energia dispersiva (EDS) também indicaram presença de SiC como fase secundária em todas as amostras, o que foi verificado por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Assim, o que indica que o Ti3SiC2 na presença de carbono - descendente a partir de dextrina - decompõe-se em TiC0.63, SiC e Si (g). Além disso SEM mostrou a distribuição de fases das amostras em cada etapa de processamento e apresentou maior densidade e presença de rachaduras em espécimes uniaxialmente pressadas. As medidas de porosidade, densidade, variação de massa e retração após cada etapa de processamento, mostraram que os compósitos de Ti3SiC2 uniaxialmente pressionados obteve a maior densidade, igual 98,2% em massa. O módulo de elasticidade e resistência à flexão também são maiores para compósitos uniaxialmente.<br> / Abstract : Ti3SiC2-based composites were fabricated via three main steps processing: (i) three-dimensional printing of Ti3SiC2-dextrin powder mixture, (ii) cold isostatic and uniaxial pressing and (iii) sintering. Ti3SiC2-dextrin powder blend was first printed via three-dimensional (indirect ink-jet) printing. The printed specimens were submitted to two different pressing processes, such as cold isostatic and uniaxial pressing. On the one hand three printed sets were submitted to cold isostatic pressing (CIP) at 180 MPa, 150 MPa and 35 MPa. On the other hand another printed sample set was submitted to uniaxial pressing at 726 MPa. In the last step of the processing, uniaxially and cold isostatic pressed samples and one comparative printed sample set - without pressing process - were exposed to sintering at 1600 °C in argon atmosphere for 2 hours. X-ray diffraction (XRD) analysis showed Ti3SiC2 as main phase in all specimens after three stages processing, but also presented TiC0,63 as a secondary phase. Phase?s chemical composition by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) indicated also presence of SiC as secondary phase in all samples, which was verified by scanning electron microscopy (SEM). Thus, indicating that the Ti3SiC2 in presence of carbon ? descendant from dextrin ? decomposes in TiC0.63, SiC and Si(g). Besides that SEM showed the phase distribution of specimens in each steps of processing and presented higher density and presence of cracks in uniaxially pressed specimens. The measurements of porosity, density, weight loss and shrinkage after each steps showed that uniaxially pressed Ti3SiC2-based structures obtained the highest density, equal 98.2 wt%. Young?s modulus and flexural strength are also higher for uniaxially pressed Ti3SiC2-based composites.

DUARTE, E. B. Processamento de hidroxiapatita por microondas: síntese de pós e sinterização de peças. 2009. 92 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T13:35:42Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ebduarte.pdf: 5389389 bytes, checksum: 6a5b28a8eefbcdb67094f6e51fd147f6 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T17:34:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ebduarte.pdf: 5389389 bytes, checksum: 6a5b28a8eefbcdb67094f6e51fd147f6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T17:34:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ebduarte.pdf: 5389389 bytes, checksum: 6a5b28a8eefbcdb67094f6e51fd147f6 (MD5) Previous issue date: 2009-12-22 / Bioceramic are substances or combination of substances which has some clinical applicability and can be used for treating or replacing any tissue, organ or function of the body. They are chemically stable and have almost no adverse biological effects. The most widely used bioceramics for tissue reconstitution are calcium phosphate based bioceramics having Ca/P ratio changing from 0.5 to 2.0, which leads to diferent phases. The most important phase is hydroxyapatite due to its chemical composition, which is similar to that of hard tissues. Hydroxyapatite can be obtained by different mechanisms such as wet methods and solid-state reactions. In this study, apatite bioceramics were obtained from solid-state reaction by Microwave Irradiation, using calcium phosphate (CaHPO4) and calcium hydroxide [Ca(OH)2]. The powders obtained were heat treated at 850°C and 1050°C and characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy, Thermal Gravimetric Analysis (TGA) and Scanning Electron Microscope (SEM). The predominant phases identified were hydroxyapatite and β-tricalcium phosphate. The powders were uniaxially pressed in cylindrical dyes and sintered at 1200°C for 1hour. Final microstructure presented the hydroxyapatite (HA) phase / As biocerâmicas são substâncias ou combinação de substâncias que tem aplicabilidade clínica, com a finalidade de restituir ou tratar órgãos, tecidos ou funções do corpo humano. São quimicamente muito estáveis e, portanto, pouco prováveis de induzir uma resposta biológica adversa. As biocerâmicas mais empregadas na reconstituição de tecidos são à base de fosfato de cálcio, com razão Ca/P que varia de 0,5 a 2,0; formando diferentes fases, dentre as quais a mais estudada é a hidroxiapatita, cuja composição química é semelhante à fase inorgânica dos ossos e dentes. A hidroxiapatita pode ser obtida através de diferentes mecanismos em fase sólida ou via úmida. Neste estudo, foram obtidas biocerâmicas de apatitas por meio de uma reação em estado sólido via radiação por microondas, utilizando os reagentes: hidróxido de cálcio [Ca(OH)2] e difosfato de cálcio (CaHPO4). Os pós obtidos foram submetidos a tratamentos térmicos de 850°C e 1050°C e caracterizados por Difração de Raios-x (DRX), Espectroscopia de Transformada de Fourier por Raios Infravermelhos (FTIR), Fluorescência de Raios-X (FRX), Análise Termogravimétrica (ATG) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). As fases predominantes foram identificadas como sendo hidroxiapatita e β-fosfato tricálcio. Em seguida, os pós foram prensados unixialmente em molde cilíndrico, com ligante, e sinterizados a 1200°C por 1 hora. A microestrutura final apresentou a fase cristalina hidroxiapatita (HA)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-31T14:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345556.pdf: 2835210 bytes, checksum: 6d016e8d8d73ae27ff11f49ea1b35634 (MD5) Previous issue date: 2016 / Sendo o resultado da combinação de dois ou mais materiais, os materiais compósitos possuem características únicas e são usados em sistemas de engenharia que necessitam alto desempenho e propriedades altamente específicas, como, por exemplo em aeronaves e equipamentos esportivos. Materiais compósitos podem ser produzidos pela "tecnologia do pó", na qual basicamente o pó metálico e/ou cerâmico é compactado e, por fim, sinterizado. A sinterização é um processo de densificação, onde ocorre a consolidação do material e é a etapa responsável por conferir força e resistência à peça. Assim, nota-se que o controle dessa etapa é determinante para se atingir as propriedades desejadas à peça final. Em paralelo, simulações numéricas do processo de sinterização são uma alternativa em relação a custosos e longos experimentos físicos. Uma metodologia de simulação numérica muito promissora é chamada de Método dos Elementos Discretos (DEM ? Discrete Element Method). Diferentemente dos métodos contínuos de simulação, o DEM considera cada partícula do sistema como um elemento distinto e é ideal para a simulação de meios granulares, como é o caso da sinterização. Assim, esse projeto tem por objetivo simular e analisar o processo de sinterização em estado sólido de materiais compósitos utilizando o Método dos Elementos Discretos. O software utilizado foi o MUSEN, desenvolvido na Universidade Tecnológica de Hamburgo (TUHH - Alemanha). Os materiais do compósito utilizado nas simulação são níquel (metal) e alumina (cerâmico). Especificamente, esse trabalho visa investigar a influência de diferentes proporções de metal/cerâmico em amostras monomodais (apenas um tamanho de partícula) durante a sinterização. Além disso, a influência de partículas maiores de metal em amostras bimodais também foi analisada. Entre as análises conduzidas, foi avaliado o crescimento do raio de contato das partículas entre os diferentes tipos de contatos: metal-metal, cerâmico-cerâmico e metal-cerâmico. O número de coordenação das partículas com esses 3 tipos de contato também foi investigado. Finalmente, a influência de diferentes parâmetros no comportamento de densificação foi analisada e correlacionada com o crescimento de raio de contato e número de coordenação entre as partículas. A partir dos resultados, foi possível confirmar que a modelagem modificada foi capaz de simular a sinterização de compósitos, mesmo para estruturas interpenetrantes. Os resultados das amostras monomodais foram divididos em três diferentes comportamentos de sinterização: controladas pelo metal, controladas pelo cerâmico e estruturas interpenetrantes. As amostras controladas pelo metal apresentaram as maiores taxas de densificação e atingiram as maiores densidades relativas ao final da simulação. As partículas de metal (neste caso níquel) possuem um potencial maior para sinterizar mais rápido que a alumina devido ao seus parâmetros cinéticos e energia superficial. Também foi observado que a adição de uma segunda fase com uma menor atividade de sinterização (alumina) reduz a densificação global em comparação com o puro metal e leva mais tempo para atingir a mesma densidade relativa. As estruturas interpenetrantes apresentaram as menores densificações globais dentre todas amostras devido à densificação independente da fase metálica e cerâmica. Esse comportamento conduziu à formação de muitas fissuras e rachaduras ao longo da amostra e a estrutura inicial foi perdida, formando na verdade uma estrutura porosa. Os resultados das amostras bimodais mostraram um crescimento mais lento do raio de contato para partículas maiores de níquel, como é esperado. Entretanto, a densificação global foi maior para amostras com maiores partículas de níquel. Esse comportamento não era esperado, porém pode ser explicado pela configuração das partículas em estruturas interpenetrantes. Nessas estruturas, não existe uma fase ?matriz?, a fase metálica e cerâmica formam redes contínuas de partículas, chamados de caminhos de percolação. Quando partículas menores estão presentes nessas estruturas, elas apresentam maior força de sinterização, rapidamente se atraem, formam longos aglomerados de partículas e a densificação global praticamente não ocorre. Por outro lado, partículas maiores induzem menores forças de sinterização. Assim, as forças viscosas entre contatos alumina-níquel são suficientes para manter esses contatos unidos e, consequentemente, a densificação global pode ser observada.<br> / Abstract : Composite is a class of material made by the combination of two or more materials, which produces a third one with unique characteristics. For this reason, composites have a wide range of engineering applications, such as spacecrafts and sports? equipment. Composite materials can be suitably produced by Powder Metallurgy. In this manufacturing process, the blend of different powders is shaped and later sintered at high temperatures for consolidation of the part. Thereby, sintering is considered a densification process, which is responsible for providing strength and stiffness to the material or composite. Moreover, its control is essential to reach the desired properties of the final part. In addition, numerical simulations of the sintering process represent an alternative procedure in relation to the lengthy and costly physical experiments. A well-known simulation technique is the Discrete Element Method (DEM). In contrast to continuum methods, DEM considers every particle of the system as a single element and it is recommended to simulate granular media, such as sintering. Thus, the general purpose of this project is to simulate and analyze the solid-state sintering process of composite materials when both materials are sintering using DEM. The software used is the MUSEN system, developed at TUHH ? Germany. The materials chosen for the composite are nickel (metal) and alumina (ceramic). Specifically, the present work aims to investigate the influence of varying contents of metal/ceramic in monosized samples during sintering. These contents range from metal volume fraction of 0.9 to 0.1, and include pure metal and ceramic bodies. Furthermore, the effect of larger metallic particles in the sample is also investigated for a constant metal volume fraction of 0.6. Among the analyses carried out, the contact size growth was evaluated considering the interfaces metal-metal, ceramic-ceramic and metal-ceramic. The coordination number of the particles within these three contacts is also analyzed. Finally, the influence of the varied parameters on the densification behavior is investigated and correlated with the contact size growth and coordination number evolution. The results have shown that the special modeling was capable to simulate sintering of composites even in case of interpenetrating structures. The simulation results of the monosized packing can be divided in three different sintering behaviors: metal-controlled, ceramic-controlled and interpenetrating structures. The metal-controlled samples have shown the highest densification rates and relative density evolution, as one might expect. The nickel particles have higher potential to sinter faster than alumina due to their kinetic parameters and surface energy. Hence, metal particles induce high forces to shrink the system and indirectly transfer forces to the sintering of ceramic phase. Interpenetrating structures have shown the lowest overall densification due to independent densification of metal and ceramic phase. It has led to large cracks through the samples and the initial structure has been lost. The results of bimodal packings have shown a slower growing of the contact radius for larger nickel particles, as expected. However, the global densification has been higher for samples with larger nickel particles. This unexpected behavior can be explained due to the particle configuration and distribution of forces in the interpenetrating structures. Smaller particles induce higher forces, quickly agglomerate themselves and are not capable to drive a global densification. On the other hand, larger particles induce weaker sintering forces. Thereby, the resistance force between nickel-alumina contacts is high enough to keep these contacts attached and, consequently, a global densification can be observed.