Resumo em Português:
O desenvolvimento de solda sem chumbo tem sido uma tarefa árdua para cientistas de materiais pelas preocupações com a saúde e com o meio ambiente devido ao conteúdo de chumbo das soldas convencionais. O objetivo do presente trabalho é investigar a influência dos parâmetros da microestrutura dendrítica nas propriedades mecânicas das ligas sem chumbo: Sn-4 e 12%p Zn. Amostras das ligas em estudo foram obtidas por experimentos de solidificação conduzidos em um aparato que proporciona uma solidificação unidirecional vertical ascendente refrigerado à água (25 °C ±2°C), o qual garante a extração de calor apenas pela base do lingote em regime transitório de extração de calor. Os resultados experimentais permitiram estabelecer correlações entre parâmetros térmicos e espaçamentos dendríticos secundários com a resistência à tração e alongamento. Conclui-se dos resultados experimentais que o alongamento específico mostra-se significantemente melhorado (em torno de 10%) com o refino microestrutural para ambas as ligas. Encontrou-se também que em taxas de resfriamento na faixa entre 0,5 e 10 ºC/s, a liga Sn-4%p Zn é aquela que apresenta a menor variação entre limites de resistência à tração (31 a 32 MPa) e alongamento que a liga Sn-12%p Zn (29 a 33 MPa).Resumo em Inglês:
The development of lead-free solder has been an urgent and hard task for material due to health and environmental concerns over the lead content of conventional solders. The aim of the present work is to investigate the influence of microstructural dendritic array parameters of a Sn-4wt% and 12 wt% Zn lead-free solder alloys on its mechanical properties. A water-cooled (25 °C ±2°C) unidirectional solidification system was used in the experiments. The solidification set-up was designed in such way that the heat was extracted only through the water-cooled bottom, promoting vertical upward directional solidification. The experimental results permitted to establish correlations between thermal parameters and secondary dendrite arm spacings with ultimate tensile strength and elongation. It was concluded that the microstructural refinement has significantly improved the elongation (of about 10%). It was also found that, in a range of the cooling rate of about 0.5 and 10 ºC/s, the Sn-4 wt% Zn solder alloy has lower variation of the tensile strength (31 to 32 MPa) and elongation than the Sn-12 wt% Zn solder alloy (29 to 33 MPa).Resumo em Espanhol:
El presente trabajo estudia la evolución de la estructura de una mezcla de polvos Cu-8% peso de Cr, aleada mecánicamente, por medio del análisis de perfiles de difracción de rayos X. Se encontró que al aumentar el tiempo de molienda, el tamaño de cristalitas y la energía de falla de apilamiento disminuyeron, y los valores de microdeformación y probabilidad de falla de apilamiento aumentaron. La distribución de cristalitas se desplazo hacia valores menores de tamaño de cristalitas al incrementar el tiempo de molienda. Después de 50 horas de molienda, los datos indicaron que se ha producido una solución sólida de cromo en cobre.Resumo em Inglês:
This work studies the evolution of the microstrucutre of a mechanically alloyed Cu-8 wt. % Cr powder mixture by X-Ray profiles analysis. The process was carried out using a SPEX8000D upon mix with stainless steels containers and balls, keeping a constant powder to balls weight ratio of 10. Increasing the milling time, crystallite size and stacking fault energy decreased and microstrain and stacking fault probability increased. The crystallite size distribution shifts to lower crystallite size values by increasing the milling time. After a milling time of 50 hours, the data showed that a solid solution of chromium in copper was produced.Resumo em Português:
Neste trabalho investigou-se a modificação de superfície do titânio pela irradiação com feixe de Laser Nd:YAG. Os parâmetros do laser como a potência, o comprimento de onda, a frequência, a velocidade de varredura e a área de exposição foram mantidos constantes, exceto o espaçamento da matriz, o qual foi de 0,01 e 0,02 mm. A caracterização da superfície foi realizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Difração de Raios X (DRX), sendo que os espectros foram refinados pelo método Rietveld. Pela análise de MEV, observou-se uma mudança na topografia, obtendo uma superfície rugosa produzida pelo fenômeno de ablação. As análises por Rietveld dos espectros de difração de raios X detectaram TiN, Ti2N, TiO2 (anatásio e rutilo), sendo que a amostra com espaçamento 0,01 mm apresentou uma maior quantidade de óxidos e nitretos. Isso pode ser devido à sobreposição do feixe, induzindo à formação de uma superfície com maior estabilidade termodinâmica. Os óxidos e nitretos obtidos são de grande importância, pois são responsáveis por produzir uma maior interação entre o osso-implante.Resumo em Inglês:
In this work the titanium surface modification by Laser Nd:YAG irradiation was investigated. Laser parameters such as power, wavelength, frequency, scanning speed and the exposure area were maintained constant, except the matrix spacing, which was equal 0,01 and 0,02 mm. Characterization was carried out by Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD) analysis, for which the spectra were refined by the Rietveld method. In the analysis by SEM, a change in the topography was observed, with a rough surface obtained by ablation phenomenon. The Rietveld analysis of the spectra presented the phases TiN, Ti2N, TiO2 (anatase and rutile), and the sample with spacing equal to 0,01 mm presented a larger amount of oxides and nitrides. This may be due to the beam overlapping, which induces a surface with larger thermodynamic stability. The oxides and nitrides are of great importance, because they are responsible for producing a satisfactory interaction between the bone and the implant.Resumo em Português:
A energia absorvida no impacto transversal do laminado híbrido metal/fibra Glare® foi determinada por três diferentes métodos. O primeiro método utiliza um sofisticado aparato Laser-Doppler que registra a aceleração e a desaceleração do impactador ao longo do evento de choque mecânico por queda-de-peso, enquanto que o segundo se baseia apenas nos dados de carga de impacto contra o tempo de contato do impactador com o espécime. Já o terceiro método considera somente as velocidades do impactador pré- e pós-impacto. Concluiu-se que as duas primeiras metodologias geram resultados bastante similares entre si, com o material em geral absorvendo cerca de 70% da energia disponibilizada no impacto, enquanto que a terceira abordagem apresentou resultados excessivamente não-conservadores. As propriedades residuais em flexão dos laminados previamente danificados por impacto demonstraram que o módulo de elasticidade é o parâmetro mais confiável para a monitoração do grau de integridade estrutural do compósito híbrido.Resumo em Inglês:
The absorbed energy during the low-velocity transversal impact of hybrid metal/fiber GlareTM laminate was determined by three different analytical methods. The first method employs a sophisticated Laser-Doppler apparatus that registers the acceleration and deceleration of the impact tup along the drop-weight test, whereas the second one is based only on the impact load-time history. The third method relies solely on the pre- and post-impact velocity of the striker. It has been concluded that the first two methodologies produce very similar results, with the material generally absorbing approximately 70% of the available energy, while the third methodology generated unduly non-conservative results. Residual flexural properties of previously impact damaged laminate specimens showed that the modulus of elasticity is the most valuable parameter for structural integrity monitoring of the hybrid composite.Resumo em Português:
A nitretação consiste de um tratamento de endurecimento superficial, sob a ação de um ambiente nitrogenado, a temperatura e tempo determinados, podendo ser convencional (líquida e gasosa) ou por plasma. Neste trabalho foi utilizado o aço ferramenta AISI H10 modificado, nitretado a plasma com pós-oxidação e em banho de sal, visando à obtenção de uma camada com elevada dureza e resistente à corrosão. A microestrutura da camada nitretada foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura e por difração de raios-X. A profundidade efetiva da camada foi determinada pelo perfil de microdureza e a resistência à corrosão foi avaliada em solução aquosa de 0,5 mol L-1 de cloreto de sódio, por ensaios de polarização potenciodinâmicos, e por ensaios em câmara de névoa salina. A microestrutura obtida após o tratamento térmico prévio de têmpera e revenimento, foi uma matriz constituída de martensita revenida, com a presença de carbonetos esferoidizados, dispersos homogeneamente na matriz. A camada nitretada produzida pelo tratamento em banho de sal apresentou camada de difusão com 150µm de profundidade e camada composta porosa e fragilizante, com espessura de aproximadamente 10µm. A camada nitretada produzida pelo tratamento a plasma com pós-oxidação apresentou camada composta compacta e homogênea, com até 7µm de espessura, e camada de difusão com nitretos precipitados em rede. As superfícies nitretadas a plasma com pós-oxidação apresentaram maior resistência à corrosão quando exposta em solução aquosa de NaCl 0,5 mol L-1.Resumo em Inglês:
Nitriding consists of a surface hardening treatment under a nitrogen atmosphere during a certain time and temperature that may be performed by a conventional procedure (liquid or gaseous) or using plasma. The material uses in the present work was a modified type AISI H10 toll stell that has been nitrided by plasma and salt bath procedures with the objective to produce a layer with high toughness and corrosion resistant. The microstructure of the nitrided layer was characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The layer effective depth was determined by micro-hardness profiling and the corrosion resistance was evaluated by dynamic polarization tests in an aqueous solution of sodium chloride 0,5 mol L-1 and also by testing in a salty spray camera. The microstructure obtained after the previous heat treatment of quenching and tempering consisted of a tempered martensite matrix containing a homogeneous dispersion of spherodized carbides. The nitrided layer produced by the salt bath treatment presented a diffusion layer with a depth of 150µm and an embrittled compound layer with a thickness of about 10µm. The nitrided layer created by the plasma treatment with post-oxidation presented a homogeneous compound layer with thickness of up to 7µm and a diffusion layer with a network of nitride precipitates the surfaces that were plasma nitrided with post-oxidation presented a better resistance to corrosion in aqueous 0,5 mol L-1 NaCl solution.Resumo em Português:
Este trabalho pretende avaliar o comportamento mecânico das argamassas de assentamento para o uso estrutural, por meio das propriedades de resistência à compressão, tração na flexão e módulo de elasticidade, sob estados de tensões uniaxial e multiaxial. Portanto, estabelecer correlações entre os resultados mecânicos de diferentes traços de argamassas, relações água/cimento e geometria da amostra associada ao modo de ruptura. As principais conclusões obtidas, entre outras, são: existe uma relação potencial entre a resistência a compressão da amostra de geometria cúbica, cilíndrica e a resistência à flexão (amostra de geometria prismática) em função da relação água/cimento; a função linear é a que melhor ajusta os valores médios do módulo de elasticidade em função da resistência à compressão; a envoltória de ruptura da argamassa confinada lateralmente pode ser representada como uma relação linear de Mohr-Coulomb; observou-se, por meio de ensaios de microscopia eletrônica de varredura a existência de fissuras de retração na interface pasta-agregado e poros isolados, devido ao fluxo ascendente de água causado pela exsudação.Resumo em Inglês:
This paper presents the mechanical behaviour of hardening mortars for structural masonry, regarding compressive strength, flexural strength and elasticity modulus under uniaxial and triaxial stress state. One has used casting cubic, prism and cylindrical specimens. The conclusions drawn from the present studies are: there is a potential relation between compressive strength of cube, cylinders and flexural strength with water/cement ratio; there is a linear relation between elasticity modulus and compressive strength of mortar; the ultimate strength envelope can be represented by a linear function; It is possible to observe the macropores with dispersed cracks in the transition zone between paste and grain, the cracks seems to be induced by shrinkage and weeping; mortars exhibits high porosity and different sizes of voids, with a possible initial decrease in volume by closing of the flaw and voids; the constitutive model to represent the non-linear elasticity of mortar was proposed.Resumo em Português:
Neste trabalho, investigou-se a possibilidade de se aumentar o desempenho mecânico e termomecânico do dielétrico de vidro por meio do tratamento de têmpera de dois estágios, têmpera térmica seguida de troca iônica de curto período. Os dielétricos de vidro de silicato sodo-cáustico foram produzidos por meio de prensagem em uma linha industrial, sendo que a têmpera térmica foi realizada com resfriamento brusco a partir de 580ºC utilizando jatos de ar em um dispositivo rotativo (tournettes) e a troca iônica foi realizada em um banho de KNO3 a 450ºC por 30 min. O dielétrico tratado pelo método de têmpera de dois estágios apresentou, em relação ao dielétrico convencional (temperado termicamente), melhores desempenhos nos ensaios de choque térmico (aquecimento, resfriamento e ciclagem térmica) e maiores valores de módulo de Weibull, m, da força de ruptura em compressão e do tempo de ruptura no choque térmico de aquecimento, enquanto manteve elevadas as propriedades mecânicas (força de ruptura em compressão e energia absorvida no impacto), nos níveis alcançados na têmpera térmica. Os efeitos causados pelo segundo estágio (troca iônica) são discutidos em termos de formação de um perfil de tensão residual favorável ao aumento da confiabilidade mecânica e termomecânica do dielétrico, como conseqüência da atuação simultânea dos mecanismos de estufamento iônico e relaxação de tensão durante o tratamento de troca iônica.Resumo em Inglês:
In this work, the possibility to enhance the mechanical and thermomechanical performance of glass dielectric by the two-step tempering, short-time ion exchange following thermal tempering, was investigated. The soda-lime silicate glass dielectrics were produced by pressing in an industrial plant, where the thermal tempering was conducted with quenching from 580ºC using forced air in a tempering fixture (tournettes) and the ion exchange was performed using a KNO3 bath at 450ºC for 30 min. The dielectric treated by the two-step tempering method showed, in relation to the conventional dielectric (thermal tempered), better performances in the thermal shock tests (heating, cooling and thermal cycling) and higher values of Weibull modulus, m, for breaking loadin compression and for breaking time in heating thermal shock, while the mechanical properties (breaking load in compression and absorbed energy in impact) remained high, at the levels achieved by the thermal tempering. The effects caused by the second stage (ion exchange) are discussed in terms of the formation of a residual stress profile which enhances the mechanical and thermomechanical reliability, as a consequence of simultaneous action of ion-stuffing and stress relaxation mechanisms during the ion exchange treatment.Resumo em Português:
Amostras cilíndricas do aço AISI D2 foram submetidas aos tratamentos térmicos de recozimento, têmpera e revenido e tratadas termicamente em baixas temperaturas para alívio de tensões. Em seguida foram nitretadas em gaiola catódica nas temperaturas de 400 e 480 ºC durante 3 e 4 horas com objetivo de avaliar as melhores condições de tratamento para este material. Nessa técnica as amostras são colocadas num potencial flutuante, dentro de uma gaiola que blinda o potencial catódico. Um estudo sistemático foi realizado para avaliar a eficiência desta técnica na melhoria da dureza deste aço e sem o surgimento dos problemas comuns da nitretação iônica convencional como o efeito de borda. As amostras nitretadas por essa nova técnica apresentaram, para uma duração de tratamento bem inferior, espessuras de camadas, fases cristalinas e durezas, semelhantes àquelas apresentadas na literatura para a nitretação iônica convencional. Observa-se que nas três condições de tratamento térmico, a condição de nitretação que apresentou maior espessura de camada de compostos foi para a duração de 3 horas na temperatura de 480 ºC.Resumo em Inglês:
Cylindrical samples of type AISI D2 tool steel were submitted to the thermal treatments of annealing, quenching and tempering, as well as low temperature stress relieving. Then, they were nitrided in a cathodic cage at the temperatures of 400 and 480°C for 3 and 4 hours, to assess the best conditions of treatment for this material. In this technique the samples are placed on an insulating plate inside a cage that shields the cathodic potential. A systematic study was conducted to assess the efficiency of this technique in improving the hardness of the steel and without the appearance of the common problems of conventional ion nitriding, such as the edge effect. The samples nitrided using this new technique, for smaller treatment times presented layer thicknesses, crystalline phases and hardness comparable to those reported in the literature for conventional ion nitriding. It was found that nitriding for 3 hours at 480 ºC resulted in a thicker compound layer, among the 3 nitring conditions tested.Resumo em Português:
O teste de indentação Vickers tem sido muito utilizado para avaliação da dureza superficial em diferentes tipos de materiais. Devido à sua versatilidade, esta metodologia também é utilizada para avaliar diferentes propriedades mecânicas, como o módulo de Young (E) e a tenacidade à fratura (K IC), principalmente em materiais sinterizados como, por exemplo, o carboneto de tungstênio com cobalto (WC-Co). Este material é usado na fabricação de ferramentas de corte, uma vez que possui altas dureza e resistência à compressão, porém baixa tenacidade à fratura, diminuindo sua vida útil quando submetido a severas condições de desgastes. Entretanto, devido a essas características mecânicas peculiares, o WC-Co apresenta análise difícil através dos ensaios convencionais, principalmente para avaliação da tenacidade à fratura. Por isso, o objetivo do presente trabalho foi avaliar experimentalmente a dureza e a tenacidade à fratura de duas pastilhas comerciais de carboneto de tungstênio contendo cobalto a partir do ensaio Vickers. Um procedimento simples e barato de preparação da amostra consistiu de um polimento seletivo foi utilizado com o intuito de se evitar tensões residuais superficiais. Em seguida, avaliou-se a distribuição dos carbonetos de tungstênio na matriz de cobalto através da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados desta análise mostraram uniformidade na dispersão do carboneto de tungstênio na matriz de cobalto, indicando que o processo de preparação da amostra não acarretou grandes tensões residuais superficiais. Determinaram-se os valores de dureza e de tenacidade à fratura das pastilhas estudadas e estes resultados se mostraram de acordo com os dados encontrados na literatura.Resumo em Inglês:
The Vickers indentation testing is commonly used for hardness surface measurement for different types of materials. This testing method is quite versatile and it is used to evaluate different mechanical properties, such as Young modulus (E) and fracture toughness (KIC), particularly in sintered materials like the tungsten carbide with cobalt (WC-Co). This material is used in the manufacturing of cutting tools, once it has very high surface hardness and also compression strength, although low fracture toughness values, which decreases its service life when submitted to high wear conditions. However, due to those peculiar mechanical properties, the WC-Co presents difficult analysis through conventional testing techniques, mainly considering fracture toughness evaluation. For that reason, the aim of this work was to evaluate experimentally the hardness and fracture toughness in two commercial tools, made of tungsten carbide with cobalt, through Vickers indentation testing. A simple and low cost procedure of sample preparation was used, consisted of a selective polishing, in order to avoid superficial residual stresses. In sequence, the scanning electron microscope (SEM) was used to evaluate the distribution of tungsten carbide in the cobalt matrix. The results of this analysis have shown uniformity in the tungsten carbide dispersion in the cobalt matrix, indicating that the sample preparation process did not create great values of superficial residual stresses. The experimental hardness and fracture toughness values were obtained, which have agreed with the ones found in the literature.Resumo em Inglês:
The biocompatibility of commercially pure (cp) titanium stems from its chemical stability within an organism, due to a fine film of impermeable titanium oxide covering the metal surface, which guarantees its resistance to corrosion. Despite its biocompatible characteristic, this material does not promote the formation of a hydroxyapatite layer, therefore, many research groups have sought to alter the material's surface, introducing modifications that might influence corrosion resistance. The electrochemical behavior of cp Ti, with hydroxyapatite coating and without hydroxyapatite coating, commonly used in implant materials, was investigated using an artificial saliva solution at 25ºC and pH=7.4. In the conditions of the study it was observed that the hydroxyapatite layer influences the properties of corrosion resistance. This study of the behavior of cp Ti with and without hydroxyapatite coating, in naturally aerated artificial saliva solution at 25ºC, was based on open circuit potential measurements and potentiodynamic polarization curves. At approximately 1x10-6 A/cm² the potential for cp Ti with and without hydroxyapatite coating begins to increase at a faster rate, but at -74mV (SCE) for coated cp Ti and at 180mV (SCE) for uncoated cp Ti the increase in potential begins to slow. This behavior, characterized by a partial stabilization of current density, indicates that in those potential ranges a protective passive film is formed.