Resumo em Português:

RESUMO O presente trabalho tem como objetivo principal investigar a potencialidade do emprego de lodo de estação de tratamento de água (ETA) moído e calcinado em substituição ao agregado miúdo em concretos de cimento Portland, assim evitando o descarte em aterros sanitários e se tornando uma possível alternativa de reutilização desse material. Foram avaliados os efeitos dos teores de substituição de areia pelo lodo de ETA (2,5%, 5%, 7,5% e 10% em massa) e da relação a/c (0,4, 0,5 e 0,6) nas propriedades físicas (massa específica, porosidade e absorção de água por imersão) e mecânicas (resistências à compressão axial e à tração por compressão diametral) em diferentes idades (7, 28 e 91 dias). Todos os dados coletados foram analisados estatisticamente, empregando-se a análise de variância (ANOVA). Os resultados mostraram que, apesar da minimização das propriedades em comparação com o concreto de referência, todos os concretos apresentaram valores de resistência à compressão maiores que 25 MPa, considerando a maior relação a/c (0,60). Sendo assim, com uma dosagem adequada poder-se-á inserir o material em concretos, se consideradas apenas as propriedades analisadas. De uma forma geral, o presente estudo mostra que o lodo de ETA pode ser empregado como agregado miúdo em concretos, sendo uma alternativa válida e sustentável para uso na construção.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The present work has an objective to investigate the use of water treatment plant sludge (WTS) as fine aggregate in concretes. Were evaluated the effects of different sand replacement levels (2.5%, 5%, 7.5% and 10% by mass) by WTS and the w/c ratio (0.4, 0.5 and 0.6) in physical (bulk density, porosity and water absorption by immersion) and mechanical properties (compressive and splitting tensile strength) at different ages (7, 28 and 91 days). All the collected data were statistically analyzed using analysis of variance (ANOVA). The results showed that, despite the minimization of the properties in comparison with the reference concrete, all concretes showed values of compressive strength greater than 25 MPa at 91 days considering the highest w/c ratio (0.60). Therefore, the WTS can be used in concretes, considering the properties analyzed. In this way, the present study shows that the WTS can be used as fine aggregate in concrete, being a valid and sustainable alternative for use in construction.

Resumo em Português:

RESUMO Filmes finos de VOX (camada e multicamadas) foram fabricados por pulverização catódica com rádiofrequência assistida por campo magnético constante para aplicação em detectores de radiação infravermelha do tipo bolômetro. As amostras foram fabricadas sem quebra de vácuo a partir de três alvos: V2O3; VO2 e V2O5. Um sistema de pulverização catódica com três catodos foi construído para a realização deste trabalho. Os resultados mostraram que ambas as configurações, camadas e multicamadas, apresentaram TCR semelhantes, da ordem de 2 %/K, e resistência de folha inferior a 20 kΩ/quad, sendo ambas recomendadas para emprego em bolômetros.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT VOX thin films (single and multilayers) were fabricated by RF magnetron sputtering for application in bolometers. The samples were deposited without vacuum break from three targets: V2O3; VO2 and V2O5. A RF magnetron sputtering system with three cathodes was built to carry out the depositions. The results showed that both configurations, single layers and multilayers, presented similar values of TCR, roughly 2%/K, and sheet resistance less than 20 kΩ/sq, being recommended for application in bolometers.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this study, an Al-Y coating was applied to enhance the property of oxidation resistance on the surface of γ-TiAl alloys by rf magnetron sputtering. The isothermal oxidation tests were investigated at 900 °C for 100 h. The coating characteristics and microstructure of coating after isothermal oxidation were inspected by XRD and SEM methods respectively, and coating bonding strength was investigated by scratch tester. Results show that Al2O3 and Y2O3 were produced on the surface of γ-TiAl alloys to enhance oxidation resistance during the isothermal oxidation test. Diffusion layer with rich element of Al provides abundant Al to surface for formation of a continuous Al2O3 layer which increases oxidation resistance effectively. Oxides of YAlO3 and YAG were formed during the oxidation tests, which were beneficial for the strength, hardness and fracture toughness of crystal grain of Al2O3. Furthermore, Element of Ti diffused into surface from substrate was restrained by Al because of the formation of TiAl3 and TiAl, which avoid the layer-broken by titanium oxides with porous structure

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Titanate nanotubes (TiNTs) with the chemical composition Na2Ti3O7.nH2O (NaTiNT) were obtained through a hydrothermal method in highly alkaline medium. Protonated titanates nanotubes (H-TiNTs), with the composition H2Ti3O7.nH2O, were prepared by ion exchange reaction through a suspension of Na2Ti3OγnH2O nanotubes in HCl medium, promoting the exchange of Na+ ions by H+. Both Na2Ti3O7.nH2O and H2Ti3O7.nH2O products, as well the TiO2 used as raw material for the nanotubes processing, were used as starting material for the solar cells photoelectrodes sensitized using mesoporphyrin extracted from a precursor of cashew nut shell. Exposing the NaTiNT sample to solar radiation of 1258 W/m2, a short-circuit current density (ISC) of 13 µA/cm2 and an open-circuit voltage (VOC) of 370 mV were registered and, a current density of 7.6 µA/cm2 and a voltage of 256 mV for the prototype cell based on H-TiNTs. A current density of 1.1 µA/cm2 and an open-circuit voltage of 1.6 mV were obtained for the cell using TiO2 as electrode.

Resumo em Português:

RESUMO A indústria de polímeros tem passado por muitos avanços na última década, dentre eles, podem-se citar as inovações em processamento e no uso de aditivos, o que permite que eles sejam utilizados em diversas aplicações, especialmente quando expostos ao ambiente externo. Porém, para algumas aplicações específicas, o polímero precisa ser submetido a tratamentos de superfície, com o objetivo de aumentar a rugosidade superficial. Por este motivo, muito ainda precisa ser estudado no que diz respeito aos aditivos utilizados no processamento de polímeros quando ele é submetido a processos de transformação, podendo-se citar o tratamento corona. Desta forma, este trabalho tem o objetivo de avaliar as modificações estruturais causadas em aditivos estabilizantes presentes em filmes poliméricos quando são submetidos a tratamento corona. Três diferentes absorvedores de UV foram avaliados: benzofenona, benzotriazol e triazina. Os filmes foram processados por spin coating e submetidos à radiação ultravioleta, com o objetivo de simular a exposição externa do polímero e a tratamento corona. Analisando os resultados obtidos, pode-se perceber que o único aditivo que resistiu às condições de tratamento foi o benzotriazol, mantendo a absorção da radiação ultravioleta, mesmo após o tratamento corona e protegendo o polímero da degradação UV. Os outros aditivos sofreram processos degradativos, causadas pelo tratamento corona, e a absorção da radiação ultravioleta, apresentada previamente, deixa de existir.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The polymer industry has undergone many advances in the last decade, among them, innovations in the processing and in the use of additives, which enable the use of polymers in several areas, especially, when exposed to external environment. However, for some specific applications, the polymer must be submitted to surface treatments in order to increase its superficial roughness. Then, much remains to be studied regarding the behavior of these additives when exposed to transformation processes in which the polymers are normally subjected, as for example, the corona treatment. Thus, this study aims to evaluate the structural modifications in stabilizing additives present in polymeric films, when subjected to corona treatment. Three different UV absorbers additives were evaluated: benzophenone, benzotriazole and triazine. The films were processed by spin coating and subjected to ultraviolet radiation, in order to simulate the external exposition of the polymer, and corona treatment. Analyzing the results obtained, it was realized that the only additive that resisted to thetreatment conditions was benzotriazole, maintaining the absorption of ultraviolet radiation even after corona treatment and protecting the polymer from UV degradation. The other additives suffered degradation processes, caused by corona treatment, and the absorption of ultraviolet radiation presented earlier, ceases to exist.

Resumo em Português:

RESUMO A simulação em Dinâmica Molecular (MD) é uma poderosa ferramenta para estudo de ligas amorfas nanométricas. Neste artigo, a MD foi empregada para o estudo da liga Ni80Cu20. As simulações foram realizadas com o código livre LAMMPS, em um sistema contendo 2.000 átomos com interação atômica dada pelo potencial de Finnis-Sinclair (EAM-FS). O aquecimento foi realizado à taxa de 2 K/ps, entretanto, no resfriamento foram utilizadas as taxas de 40, 10, 4, 3, 2 e 1 K/ps, com a finalidade de se observar a evolução estrutural da liga. Taxas superiores a 3 K/ps conduzem à formação de estrutura amorfa. Por outro lado, taxas inferiores a esta permitem ao sistema formar uma estrutura cristalina Cúbica de Face Centrada (CFC). A estrutura da liga foi analisada empregando-se Funções de Distribuição Radial (RDF), os poliedros de Voronoi, e Common Neighbor Analysis (CNA). Além disto, foram realizados estudos de tratamento térmico tanto em modo dinâmico à taxa de resfriamento de 40 K/ps como isotérmico com a finalidade de observar a cristalização da liga amorfa. A curva tensão vs deformação indica que a presença de 20 % de nanocristais eleva a resistência mecânica sem afetar o módulo elástico. Com esta fração, que se forma por efeito do tratamento térmico, o limite de resistência é aumentado em mais de 30 %.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Molecular Dynamics (MD) is a powerful tool for the study of nanometric amorphous alloys. In the present work, MD was used to investigate the Ni80Cu20 alloy. The simulations were performed by using the free code LAMMPS, for a system containing 2,000 atoms. The atomic interaction was governed by Finnis-Sinclair (EAM-FS) potential. The heating was controlled by a rate 2 K/ps, however, the cooling stage used the following rates 40, 10, 4, 3, 2 and 1 K/ps, in order to observe the structural evolution of the alloy. Rates higher than 3 K/ps produce an amorphous structure. On the other hand, lower rates allow the formation of Cubic Face Centered (CFC) crystals. The alloy structure was analyzed by Radial Distribution Function (RDF), Voronoi polyhedrons, and Common Neighbor Analysis (CNA). Moreover, studies on the heat treatment with cooling rate at 40 K/ps as well as isothermal condition were performed to know the crystallization process of glassy alloy. The stress-strain curve indicates the presence of 20 % of nanocrystal increases the mechanical resistance without jeopardizing the elastic modulus. This fraction, resulting of heat treatment, increases the ultimate tensile strength at least 30 %.

Resumo em Português:

RESUMO Para se manter a qualidade e continuidade do fornecimento de energia é essencial monitorar a integridade da estrutura das torres de transmissão usualmente executadas em aço. Por isso, avaliou-se a corrosividade do solo na região amazônica no trecho Vila do Conde-Tucuruí́, no estado do Pará. Foi analisado a resistividade, potencial estrutura-solo, potencial redox, pH, concentração de íons cloreto, sulfato e sulfeto, além do índice de Steinrath e da taxa de corrosão de corpos de prova instalados no solo estudado. Os dados foram coletados no período seco e no chuvoso enquanto que os corpos-de-prova foram removidos após 12 meses de exposição. Os solos da região apresentaram resistividade superior a 20 kΩ.cm, caracterizando-se como pouco corrosivos; o potencial redox de 100 a 300 mV indicou solos ligeira a moderadamente corrosivos; o potencial estrutura-solo permaneceu na faixa de -0,4 a -0,7 V/ECS estando dentro do intervalo considerado normal; o índice de Steinrath classificou os solos em pouco corrosivos a sem corrosividade e as taxas de corrosão dos corpos de prova indicaram elevada corrosão a três metros de profundidade. Baseando-se nos resultados de cada método de avaliação utilizado pode-se concluir que a corrosividade do solo da região estudada aumenta com profundidade, além de ser favorável ao ataque de corrosão microbiológica.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In order to maintain the quality and continuity of the power supply it is essential to monitor the integrity of the structure of the transmission towers usually executed in steel. This study evaluated soil corrosivity in the Amazon region in the Vila do Conde-Tucuruí stretch, state of Pará. The resistivity, potential soil structure, redox potential, pH, chloride, sulphate and sulfate concentration, besides the Steinrath index and the quantification of the soil corrosivity through the installation of test specimens in the studied soil. The data were collected in the dry and rainy period while the specimens were removed after 12 months of exposure. The soils of the region presented resistivity higher than 20 kΩ.cm, characterizing as few corrosives; the redox potential of 100 to 300 mV indicated mild to moderately corrosive soils; the potential soil structure remained in the range of -0.4 to -0.7 V/ECS being within the range considered normal; the Steinrath index classified the soils into little corrosive to non-corrosive and the corrosion rates of the test specimens indicated high corrosion at 3 meters depth. Based on the results of each evaluation method used it can be verified that the soil corrosivity increases with the depth, besides being favorable to the attack of microbiological corrosion.

Resumo em Português:

RESUMO As telhas de aço usadas em galpões de fazendas expostas às intempéries ficam vulneráveis à degradação. A corrosão surge devido à diferença de potencial elétrico entre a superfície metálica e o meio, levando a um carregamento elétrico dessa superfície. Elas então necessitam da proteção de um recobrimento anticorrosivo, cujo objetivo é aumentar sua vida útil. Atualmente um recobrimento usado para diminuir os efeitos do sol e da chuva em telhas metálicas é o de zincalume, que consiste em uma liga de zinco e alumínio. Este recobrimento permite a combinação do zinco com alumínio, que alia a resistência por barreira do primeiro ao bom desempenho do segundo em proteger bordas e pequenas descontinuidades. Este produto mantém a força estrutural do aço-base e confere alta resistência à corrosão atmosférica, interrompendo a corrente elétrica. Neste trabalho foi analisada a degradação das telhas de aço recobertas com uma camada de zincalume sujeita à ação do tempo. Análises com fluorescência de raios X foram utilizadas a fim de se verificar a composição química das amostras estudadas. Foram realizadas também análises macrográficas e micrográficas, a fim de se avaliar a degradação das telhas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The steel roof tiles used in farm sheds are vulnerable to the action of weathering. The corrosion arises due to difference of electrical potential between the metallic surface and the environment, leading to an electrical load of this surface. They need a protection, an anticorrosive coating, whose purpose is to increase the lifetime. Zincalume is a kind of coating currently used to decrease the effects of sun and rain in the metal roof tiles. This coating consists of an alloy of zinc and aluminum. The Zincalume coating allows the combination of zinc and aluminum by combining the barrier resistance offered by the first one and the good performance of the second one in protecting edges and small discontinuities. This product maintains the structural strength of the steel base and provides high resistance to atmospheric corrosion leading to the interruption of the electrical current. The degradation of steel roofing coated with a layer of zincalume subject to weathering was analyzed in this work. Analysis with X-ray fluorescence was used to verify the chemical composition of the studied samples. Macrographic and micrographic analyzes were also carried out in order to evaluate the degradation of the roof tiles.

Resumo em Português:

RESUMO Estudou-se o efeito da taxa de resfriamento sobre a cinética de formação da martensita e sua evolução microestrutural em um aço inoxidável ferrítico com 0,011 %C - 11,1 %Cr - 0,013 N, usando a técnica de dilatometria e a microscopia ótica. Amostras foram austenitizadas a 1000°C por um minuto, seguida de resfriamento sob várias taxas até a temperatura ambiente. A microestrutura obtida é composta, predominantemente, por martensita temperada com uma pequena fração volumétrica de ferrita, com valores de microdureza Vickers variando de 319±4 HV0.2 a 338±4 HV0.2, quando as taxas de resfriamento aumentam de 0,5 para 100 °C/s. Os resultados mostram que as temperaturas de início e fim de formação da martensita diminuem com o aumento da taxa de resfriamento. A taxa de transformação martensítica cresce abruptamente alcançando o valor máximo quando a fração de martensita atinge aproximadamente 42 %, e então, essa taxa diminui até zero quando a transformação da martensita chega ao fim. A taxa máxima da transformação martensítica cresce com o aumento da taxa de resfriamento, sendo 0,01 s-1 a 0,5 °C/s e 2,54 s-1 para 100 °C/s.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The effect of the cooling rate on martensite formation kinetic and its microstructural evolution in a ferritic stainless steel with 0.011 %C - 11.1 %Cr - 0.013 N was studied, using the dilatometric technique and optical microscopy. Samples were austenitized at 1000°C during one minute, followed by cooling under various rates to room temperature. The microstructure consists predominantly composed of martensite with a small volumetric fraction of ferrite, and the values of Vickers microhardness vary from 319±4 HV0.2 to 338±4 HV0.2 when the cooling rates increase from 0.5 to 100 °C/s. The results show that the martensite start and finish temperatures decrease when the cooling rate increases. The martensitic transformation rate grows abruptly reaching the maximum value when the martensitic fraction is about 42 % and then it decreases to zero when the martensitic transformation comes to the end. The maximum rate of martensitic transformation grows with increase of cooling rate, being 0.01 s-1 to 0.5 °C/s and 2,54 s-1 to 100 °C/s.

Resumo em Português:

ABSTRACT Neste trabalho é feita uma avaliação da influência do teor de cromo e da combinação do cromo e nióbio em ligas de revestimento duro do tipo Fe-Cr-C, na microestrutura e propriedades que envolvam a resistência ao desgaste microabrasivo. Vários estudos têm sido realizados em busca de informações conclusivas sobre este sistema em condições de desgaste, devido às distintas fases e propriedades apresentadas por estas ligas. As ligas de Fe-Cr-C associam fases duras (carbonetos), com uma matriz metálica, o que lhes proporciona elevada dureza e resistência mecânica. Para realização dos experimentos, foram utilizadas as ligas de Fe-Cr-C comerciais, em forma de consumíveis (eletrodos e arame) e aplicadas em aço carbono ASTM A36 por meio de processos de soldagem SMAW e GMAW, respectivamente, como revestimentos. Neste caso, foram utilizados dois eletrodos com adição de 25 e 45% em peso de cromo e um arame com 20 e 5% em peso de cromo e nióbio, respectivamente. O ensaio de desgaste por microabrasão foi realizado utilizando o teste por esfera rotativa fixa e, como abrasivo, uma suspensão de diamante de granulação 3µm. Para o qual, foram utilizados 4 corpos de prova referentes à cada liga. Para determinar o coeficiente de desgaste foi obtida a perda média de volume de material, em intervalos de tempo de ensaio pré-estabelecidos, relacionando o resultado com a distância de deslizamento. Ao analisar os resultados obtidos, verificou-se que a liga que apresentou combinação de cromo e nióbio em sua composição exibiu melhores resultados de resistência ao desgaste, embora apresentasse menores valores de dureza e percentual de carbonetos em relação às outras duas ligas. Tal fato evidencia a possibilidade de se utilizar tais ligas em aplicações que requerem alto desempenho em relação à resistência ao desgaste.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This paper presents an evaluation of the influence of chromium content and the blend of chromium and niobium in Fe-Cr-C hardfacing alloys on the microstructure and properties that involve microabrasive wear resistance. Various studies have been carried out searching for conclusive information on this system under wear conditions, due to the different phases and properties presented by these alloys. These alloys associate carbides with a metallic matrix giving them high hardness and mechanical resistance. For the realization of the experiments, commercial Fe-Cr-C alloys were obtained in the form of consumables (electrodes and wire) and applied as coatings on ASTM A36 carbon steel by means of SMAW and GMAW welding processes, respectively. In this case, two electrodes with addition of 25 and 45 percent by weight of chromium and a wire with 20 and 5 percent by weight of chromium and niobium, respectively, were used. The microabrasion wear test was performed using the fixed rotating ball method and, as an abrasive, a diamond suspension of 3μm granulation. For this, four test specimens were used for each alloy. In order to calculate the wear coefficient, the average loss in volume was determined at pre-established time intervals, relating the result to the sliding distance.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In the present work, PTA welding process was used to investigate the influence of welding parameters on the dilution, microhardness and corrosion resistance of Inconel 625 alloy coatings on the API 5L X70 grade steel. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and linear potentiodynamic polarization (LPP) measurements were used to study the protection properties of the deposited layer when immersed in a 3.5% NaCl solution. The results of EIS and LPP have shown that the corrosion resistance results were more satisfactory for coatings with higher dilution index. The results also showed that the dilution values D (%)varied from 15.33% to 4.39% at the maximum (18.99 kJ/cm) and the minimum (8.34 kJ/cm) welding energy levels. The most relevant dilution value obtained was 4.39%.

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RESUMO As ligas de Alumínio são utilizadas para diversas finalidades e para a maioria dos casos a superfície desses materiais precisa ser modificada a fim de se melhorar propriedades como resistência ao desgaste e corrosão. Neste cenário, o processo de oxidação por plasma eletrolítico (PEO) surge como uma alternativa viável para produção de recobrimentos sobre esses substratos, já que o alumínio apresenta baixo ponto de fusão e este processo ocorre em baixas temperaturas. Neste trabalho, recobrimentos obtidos por plasma eletrolítico foram produzidos sobre a superfície de ligas de alumínio empregando diferentes parâmetros de forma a se comparar os recobrimentos obtidos. A caracterização foi feita por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) com intuito de analisar o desempenho frente a corrosão. Modelo de circuito equivalente foi empregado para ajustar as curvas de EIE, de forma a melhor entender o comportamento da superfície. A partir dos resultados obtidos, foi possível constatar que em menor tensão (250 V), houve maior formação de filme sobre o substrato e consequentemente uma melhor proteção do mesmo. Quando comparado ao alumínio sem recobrimento, as amostras revestidas apresentaram uma melhora em termos de corrosão, apresentando maior resistência.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Aluminum alloys are used for various purposes and in the most of cases the surface of such materials needs to be modified in order to improve properties such as wear resistance and corrosion. In this scenario, plasma electrolytic oxidation (PEO) process comes up as a viable alternative for the production of coatings on these substrates, since aluminum has low melting point and this process occurs at low temperatures. In this work, coatings obtained by PEO were produced on the surface of aluminum alloys, using different parameters in order to compare the properties of produced coatings. The coatings obtained were characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in order to analyze the performance against corrosion. Equivalent circuit model was used to adjust the EIS curves, with a view to better understand the behavior of coatings. From the obtained results it was possible to verify that at lower voltage (250 V), there was a greater formation of film on the substrate and consequently a better protection of the same. When compared to uncoated aluminum, the coated samples presented an improvement of corrosion resistance.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This study presents Genetic Programming models for the formulation of barreling of aluminum solid cylinders during cold upsetting based on experimental results. The maximum and minimum radii of the barreled cylinders having different aspect ratio (d/h= 0.5, 1.0 and 2.0) were measured for various frictional conditions (m=0.1-0.4). The change in radii with respect to height reduction showed different trends before and after folding, therefore, the corresponding reduction ratios of folding were also determined by using incremental upsetting. Genetic programming models were prepared using the experimental results with the input variables of the aspect ratio, the friction coefficient, and the reduction in height. The minimum and maximum barreling radii were formulated as output taking the folding into consideration. The performance of proposed GP models are quite satisfactory (R2 = 0.908-0.998).

Resumo em Português:

RESUMO Aços inoxidáveis super ferríticos são utilizados em equipamentos como trocadores de calor e torres de destilação que operam em condições extremas de temperatura, pressão e em ambientes contendo altas concentrações de cloretos, H2S e CO2, encontradas nas novas áreas de exploração de petróleo e gás na costa brasileira. Uma liga super ferrítica com composição baseada em aços comerciais foi desenvolvida para a realização do presente estudo que visa adaptar a composição dos aços super ferríticos, com o objetivo de aprimorá-los. A liga desenvolvida contem 4,4%p de níquel (Ni) para melhorar a sua tenacidade, 25,7%p de cromo (Cr) para que a estabilidade da fase ferrítica fosse mantida devido a adição de Ni, 4,6%p de Mo para aumentar a resistência à corrosão. O diferencial para o estudo desta liga foi a adição de 0,07%p (700 ppm) de boro, visando o aumento da temperabilidade, tenacidade e estabilidade de contornos de grão. Foram realizados cálculos termodinâmicos através do programa computacional Thermo-Calc para a simulação dos diagramas de fase e a fração em peso das fases presentes no material. Os resultados das composições experimentais foram comparados com outros trabalhos já realizados com o aço comercial UNS S44660. Através dos resultados obtidos uma estimativa da temperatura de estabilidade da fase ferrítica foi determinada e as possíveis fases deletérias foram identificadas de acordo com variação da temperatura e da composição química.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Super ferritic stainless steels are used in equipment such as heat exchangers and distillation towers operating under extreme temperature and pressure conditions and in environments containing high concentrations of chlorides, H2S and CO2 found in the new areas of oil and gas exploration on the Brazilian coast. A super ferritic alloy with composition based on commercial steels was developed for the present study, aiming to adapt the composition of super ferritic steels in order to improve them. The developed alloy contains 4.4 wt.% of nickel (Ni) to improve toughness, 25.7wt.% of chromium (Cr) so that the stability of the ferritic phase is maintained due to the addition of Ni, 4.6wt.% of Mo to increase the corrosion resistance. The differential for the study of this alloy was the addition of 0.07wt.% (700 ppm) of boron, aiming to increase hardenability, toughness and grain boundary stabilization. Thermodynamic calculations were performed using the Thermo-Calc software for the simulation of phase diagrams and the weight fraction of the phases present in the material. The results of the experimental compositions were compared with results from commercial steel UNS S44660. The results obtained an estimate of the stability temperature of the ferritic phase and determined the possible deleterious phases according to temperature variation and chemical composition.

Resumo em Português:

RESUMO O trabalho apresenta um estudo sobre os efeitos decorrentes da modificação da mesogeometria de uma broca helicoidal de metal-duro com revestimento de TiAlN sobre o acabamento superficial do aço de alta resistência e baixa liga DIN S700MC utilizando diferentes condições de aplicação de fluidos lubrirrefrigerantes (em abundância, em mínima quantidade e a seco). Para tanto, foram consideradas como variáveis de resposta a rugosidade do furo, o dimensional da rebarba gerada e a camada afetada pelo calor. Os resultados mostram que a utilização da broca com mesogeometria alterada gerou uma redução dos valores de rugosidade, maior valor dimensional da rebarba gerada e maiores valores de modificação microestrutural pelo calor. Com relação aos meios lubrirrefrigerantes, os resultados de rugosidade não foram influenciados pelas diferentes condições de aplicação; o fluido em abundância, juntamente com a broca sem modificação, apresentou os menores valores de rebarba; não houve variações expressivas entre a aplicação do fluido em abundância e em mínima quantidade na análise da camada afetada pelo calor.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This paper presents an investigation on the behavior and effect of the machining process by drilling through a DIN S700MC steel alloy, correlating the preparation of cutting-edge geometry with different coolinglubrication conditions, and focusing on the surface finishing of the machined part. In this context, experimental tests were performed with different cooling-lubrication systems (abundance, MQL, and dry) using solid carbide twist drills, coated with titanium aluminum nitride, with or without meso-geometry preparation (roundings). As response variables were assessed the texture (roughness), the layer affected by heat throughout the hole and burr dimensional profiles. The results indicate a significant reduction of roughness values when using the rounding drill flank, face and guides. Statistically, this result was not influenced by the different cooling-lubrication systems. Regarding burr dimension generated by the process, the tool with no meso-geometry preparation presented the same values along with the application of fluid in abundance (emulsion). In the analysis of the layer affected by heat, the tool with meso-geometry preparation presented lower values of the affected layer (microstructure change) and, statistically, there were no significant variations between the application of fluid in abundance and with MQL.

Resumo em Português:

RESUMO Em diversas aplicações, com ênfase nos processos de soldagem dissimilar, a diluição, em conjunto com outros fatores, pode afetar as propriedades mecânicas dos materiais soldados, sendo assim, capaz de gerar falhas durante as condições normais de serviço. Deste modo, a taxa de diluição geralmente é calculada a partir da análise de imagens digitais, com o auxílio de programas de desenho que determinam manualmente a área de penetração e a área total do metal de solda. Entretanto, este processo de cálculo é caracterizado por ser exaustivo e propenso ao erro devido a fadiga do operador. Assim, com o intuito de reduzir o tempo de análise e eliminar o máximo possível de erros no cálculo, este trabalho propõe uma nova abordagem para determinação da taxa de diluição do metal de solda sobre o metal de base. Para isto, a região da solda é determinada a partir do Método de Contornos Ativos Balão. Em sequência, os pontos que definem a linha de separação entre a região do metal de base fundido e a região com metal de enchimento são determinados automaticamente por meio do cálculo dos pontos de inflexão da curva. No fim, a taxa de diluição é calculada considerando as áreas segmentadas e devidamente destacadas pela linha de separação. Testes são realizados e comparados com o resultado obtido por especialistas utilizando o sistema tradicional a fim de avaliar a abordagem proposta. Os resultados obtidos foram satisfatórios para a aplicação, pois a abordagem proposta apresentou rapidez e precisão superior aos métodos encontrados na literatura.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In several applications with dissimilar welding processes, the dilution can affect the mechanical properties of welded materials, because this method enables the occurrence of faults during normal service conditions. The dilution rate usually is calculated from the digital images analysis, aided by drawing programs that manually determine the areas of base metal melted and the weld metal region. However, this calculation process is characterized by being an exhaustive and error-prone due to operator fatigue. Thus, to reduce the analysis time and eliminate possible errors, this work proposes a new approach for the automatic determination of dilution rate. For this, the welded region is determined by the Balloon Active Contour Method. Then, the points that describe the separation line between the regions of base metal melted and filler metal added are determined automatically by calculating the inflection points of the Active Contour. Finally, the dilution rate is calculated considering the segmented areas properly highlighted by separation line. Tests are performed and compared to the results obtained by specialists using the traditional system, to evaluate the proposed approach. The results obtained were satisfactory for the application, as the proposed approach presented superior speed and precision than the methods found in the literature.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Samples of the Al 7075 naturally and artificially aged were processed by conventional and asymmetrical rolling with 5% of thickness reduction. The rolling processes were evaluated under room temperature and under warm condition (130°C). Mechanical properties were evaluated by uniaxial tensile and Vickers microhardness tests. Microstructure evolutions were followed by optical microscopy analysis. Naturally aged samples showed better yield strengthening under warm processing. Greater ultimate stress and ductility under room temperature processing was also noticed in naturally aged specimens. Artificially aged samples showed better mechanical properties under room temperature, softening under warm processing due to grain recovery process. Microhardness tests showed expected results for both rolling types, especially on asymmetrical rolling with the higher predictions were observed. Micrographs have shown no expressive grain changes or refinement although its flattening was observed. Precipitates were analyzed by EDS/SEM revealing the presence of MgZn2 and CuMgAl along the matrix that provides plastic strengthening.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN El acero inoxidable súper dúplex UNS S-32760 hoy en día es una de las aleaciones más utilizadas en diversas industrias debido a su alta resistencia a la corrosión, sin embargo esta propiedad se ve afectada cuando la aleación es expuesta a medios agresivos. Razón por la cual, el presente trabajo busca por medio de la implementación de técnicas electroquímicas, tales como Polarización Potenciodinámica Cíclica (CPP) y Potenciodinámica-Galvanostática-Potenciodinámica (PD-GS-PD), determinar la manera como repercute la temperatura en los potenciales críticos de la aleación, a diversas temperaturas como 25°C,60°C y 80°C en soluciones de NaCl al 3,5%P/P. Además, se realizó un estudio sobre las velocidades de corrosión de la presente aleación mediante técnicas electroquímicas como extrapolación de Tafel, Resistencia de la Polarización lineal y Espectrocopia de Impedancia Electroquimica. De igual manera, se utilizaron técnicas complementarias no electroquímicas,como Microscopia Óptica y Microscopia Electrónica de Barrido, para observar la morfología y tamaño de las picaduras obtenidas. Los resultados muestran que un incremento en la temperatura conlleva a una mayor susceptibilidad a la corrosión por picado y a un incremento en la velocidad de corrosión. Los potenciales críticos de la aleación se obtuvieron dentro de un rango de 0,85 hasta 0,94 mV vs ECS para el potencial de picado y de -0,13 hasta 0,88 mV vs ECS para el potencial de repasivación. Las velocidades de corrosión obtenidas a una temperatura de 80oC fueron menores a 22 μm/año a 24 horas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Super duplex stainless steel UNS S-32760 is one of the most commonly used alloys in several industrial applications, due to its high corrosion resistance. However, this characteristic is affected when the alloy is exposed to aggressive environments. In this work, the effect of temperature on the critical potential of super duplex stainless steel was studied through the implementation of electrochemical techniques such as Cyclic Potentiodynamic Polarization (CPP), and Potentiodynamic-Galvanostatic-Potentiodynamic Polarization (PD-GS-PD) at 25°C,60°C and 80°C in 3.5% w/w NaCl solutions. Moreover, Tafel extrapolation, linear resistance polarization and Electrochemical Impedance Spectroscopy were used to measure corrosion rates. Furthermore, nonelectrochemical techniques such as Optical Microscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM) were applied to observe pitting morphology and size. The results show that an increase in temperature leads to a higher susceptibility to pitting corrosion and to an increased corrosion rate. Alloy critical Potential values were obtained within a range of 0.85 to 0.94 mV for pitting potential and -0.13 to 0.88 mV for repassivation potential. For temperatures around 80oC, the corrosion rates obtained were lower than 22 μm/year at 24 hours.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Nickel-based weld overlays (cladding) are commonly used in oil & gas industry to extend the life of equipment under corrosive environment, as it improves the corrosion resistance without a significant increase in the manufacturing cost, when compared to a full nickel-based alloy equipment. Although there are extensive literature involving overlays applied by SMAW, GMAW or GTAW processes, works about the use of FCAW process are limited. Consequently, an investigation of the performance of the overlays deposited by this process, which provides a higher productivity in comparison to the processes usually used, can be an interesting option for this application. The present work evaluates the mechanical and microstructural properties of the nickel-based superalloy 625 weld overlay deposited on a ASTM A516 Grade 70 carbon steel plate by the flux cored arc welding process (FCAW), both in as welded and heat treated conditions. Bending and microhardness tests were performed in order to verify possible effects of welding thermal cycles on the mechanical properties. The microstructure was evaluated through both optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM), with the use of electron backscatter diffraction (EBSD) technique. Corrosion tests were conducted on samples removed from the top layer of the weld overlay according to ASTM G 48 Method A. All results obtained with this welding process, in both as welded and heat treated samples, were considered satisfactory.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Aerospace and automotive industrial advancement demands high energy absorbing structures for the human and equipement safety during transportaion and accidental emergencies. Thin-walled metallic tubes applications in the structures serve the purpose by absorbing energy during such dynamic scenarios. A new concept is presented in this study, involving bi-tubular tube with outer straight cylinderical tube and inner tube with semi-apical angle and response is monitored for dynamic axial loading. The outer and inner tubes are connected with 4 straight stiffeners. The inner tube semi-apical angle named as β is varied from zero to 2 degrees and its sensitivity in energy absorption is studied.In total five configurations are studied with first configuration havingβas zero degree. The second and third configuration are with β as one degree with distinct feature that in third configuration the tube is inverted. Same is true for the fourth and fifth configuration with β as two degrees.The mass in each configuration is kept constant by adjusting the thickness of the stiffeners. Deformation modes, specific energy absorption and crushing force efficiency are determined for each configuration and contribution of β is discussed. An analytical approach to observe the sensitivity of β is also presented. The results are compared with the experimental and theoratical results to show the effectiveness of the proposed configurations.

Resumo em Português:

RESUMO A Base de Operações Geólogo Pedro de Moura (BOGPM) é hoje referência mundial de convivência harmoniosa entre a atividade de exploração e produção de petróleo e gás e o meio ambiente. Localizada no estado do Amazonas, mais especificamente no município de Coari, produz petróleo de alta qualidade (49º API), o mais leve dentre os processados nas refinarias do Brasil. Esta unidade vem apresentando alto nível de corrosão no Sistema de Tubulações (STU-85) responsável pelo transporte de águas produzidas oriundas dos separadores horizontais trifásicos (SG). Sabe-se que a composição das águas produzidas depende fortemente do campo produtor. Este trabalho tem como objetivo apresentar um estudo de caso que foi observado no processo de inspeção e manutenção periódica, visando correlacionar os fatores responsáveis pela corrosão que foram observados pela equipe de manutenção. Foi verificada a intrínseca relação da morfologia de corrosão no material estrutural da tubulação supracitada com os componentes presentes nas análises das águas produzidas. A morfologia da corrosão se mostrou prioritariamente de forma localizada nas regiões de soldas e curvas. Nos trechos retos da tubulação, a corrosão se apresentou de forma alveolar, ou por descolamento de placas localizado na geratriz inferior interna. A análise da água produzida apresentou altos teores de sais à base de cloreto, componentes à base de enxofre e metais pesados. Conforme a literatura, tais componentes favorecem o processo corrosivo.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The Base de Operações Geólogo Pedro de Moura (BOGPM) is today a world reference of harmonious coexistence between the activity of exploration and production of oil and gas and the environment. Located in the state of Amazonas, more specifically in the municipality of Coari, it produces high quality oil (49º API), the lightest among the processed in the Brazilian refineries. This unit has been showing a high level of corrosion in the Piping System (STU-85) responsible for the transportation of produced waters from threephase horizontal separators (SG). It is known that the composition of the produced waters depends strongly on the oil field. This work aims to present a case study that was observed in the process of inspection and periodic maintenance, aiming to correlate the factors responsible for corrosion that were observed by the maintenance team. It was verified the intrinsic relationship of the corrosion morphology in the structural material of the aforementioned pipeline with the components present in the analysis of the produced waters. The corrosion morphology was mainly localized and shown in the regions of welds and curves. In the straight sections of the pipe, the corrosion was alveolar and located in the inferior internal generatrix. The analysis of the produced water showed high levels of chloride-based salts, sulfur-based components and heavy metals. According to the literature, such components favor the corrosive process.

Resumo em Português:

RESUMO Neste trabalho foram investigadas as influências de alguns dos principais fatores do torneamento sobre o acabamento da superfície e a rugosidade de uma peça torneada. Foram analisadas barras de aço SAE 1045 torneadas em um torno controle numérico computadorizado (CNC), com auxílio da técnica de Planejamento de experimentos (DOE) para formar trinta e duas diferentes combinações de fatores, analisar suas interações e sua influência no acabamento de cada amostra. Os fatores de usinagem investigados foram: (1) avanço, (2) velocidade de corte, (3) raio de quina, (4) ângulo de saída e (5) região de medição da rugosidade. Por meio do DOE foram realizadas duas análises fatoriais: a primeira avaliou a influência dos cinco fatores na rugosidade média, representada por Ra, e a segunda avaliou a eficácia de cada conjunto de fatores em obter o acabamento alvo. Para isso, foi criado um índice que relaciona a rugosidade teórica de cada processo com a rugosidade medida pelo rugosímetro. Os resultados mostraram que o avanço e o raio de quina possuem elevado efeito padronizado em ambas as análises. Porém, enquanto a aplicação de um menor avanço (ou maior raio de quina) produziu superfícies com baixa Ra, por outro lado também prejudicou a eficácia do torneamento, pois contribuiu para obtenção de uma rugosidade significativamente maior que a rugosidade teórica. Já o fator velocidade de corte foi benéfico ao processo em ambas as análises. Não foi encontrada relevância da região de medição da rugosidade sobre a rugosidade média, Ra.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This paper investigated the influence of some of the main turning parameters in surface finish and roughness of turning samples. The 0.45%C (SAE 1045) steel bars samples, turned on a CNC turning machine, were analyzed using Design of experiments (DOE) approach to produce a total of thirty-two parameters combination, analyze its interactions and influences in each sample’s surface finish. Machining parameters investigated were: (1) feed rate, (2) cutting speed, (3) nose radius, (4) rake angle and (5) region of roughness measurement. Two factorial analyses were conducted through the DOE data. The first one evaluated the influence of those five parameters in the average roughness, represented by Ra, and the second one evaluated the accuracy of each parameters combination to achieve the expected surface finish. For this measurement, an index was created to compare the theoretical surface roughness of each process with the surface roughness measured by rugosimeter. Results showed that parameters as feed rate and nose radius have strong standardized effect in both factorial analysis. Results shown that reduction of the feed rate (or increase in nose radius) was able to produce lower roughness average (Ra) but, on the other hand, it also contribute to generate a surface roughness significant higher than theoretical roughness. The increase in cutting speed was beneficial to both, achieving a lower roughness average and improving process accuracy. The region of roughness measurement was found not significant to influence the roughness average, Ra.

Resumo em Português:

RESUMO O trabalho apresenta avaliação do extrato alcoólico do chá branco como potencial inibidor de corrosão para o aço carbono P110 na presença de ácido clorídrico 1 mol.L-1. Os inibidores de corrosão destacam-se na proteção de peças metálicas em ambientes ácidos, sendo que muitas das substâncias presentes na composição de inibidores comerciais apresentam caráter danoso ao meio ambiente. Por este motivo, extratos de plantas passaram a ser avaliados como potenciais inibidores de corrosão pela sua natureza não tóxica ao meio ambiente, além de seu caráter renovável, constituindo-se nos chamados inibidores verde de corrosão. O chá branco é proveniente da Camellia sinensis, sendo utilizadas folhas e galhos secos na preparação do extrato em etanol. Foram realizados ensaios de perda de massa para diferentes concentrações do extrato (100, 200 e 300 ppm), com a concentração de 300 ppm apresentando o melhor resultado, com uma eficiência de inibição de 90,2%. Ensaios de polarização e impedância eletroquímica foram realizados com redução nas correntes anódicas e catódicas, aumento na resistência a transferência de carga e redução na capacitância da dupla camada elétrica, indicando um processo de adsorção do extrato sobre as áreas ativas do metal. Os resultados apontam para o potencial uso de extrato alcoólico do chá branco como matéria ativa na formulação de inibidor de corrosão ambientalmente seguro.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This research work presents an evaluation of the alcoholic extract of the white tea as potential corrosion inhibitor for the carbon steel P110 in the presence of 1 mol.L-1 hydrochloric acid. Corrosion Inhibitors stand out in the protection of metallic parts in acid environments, and many of the substances present in the composition of the commercial inhibitors are harmful to the environment. For this reason, plant extracts began to be evaluated as potential corrosion inhibitors because of their non toxic nature, as well as their renewable character, constituting the so called green corrosion inhibitors. The white tea comes from the Camellia sinensis, leaves and dry branches are used in the preparation of the extract in ethanol. Mass loss tests were performed for different concentrations of the extract (100, 200, 300 ppm) with the concentration of 300 ppm showing the best result, with an inhibition efficiency of 90,2%. Polarization and electrochemical impedance tests were carried out with reduction in the anodic and cathodic currents, increase in the resistance to charge transfer and reduction in the capacitance of the electric double layer, indicating a process of adsorption of the extract over the active areas of the metal. The results indicate the potential use of the alcoholic extract of white tea as an active material in the formulation of an environmentally safe corrosion inhibitor.

Resumo em Português:

RESUMO A corrosão microbiológica tem causado diversos prejuízos para variados segmentos industriais que utilizam os materiais metálicos em seus sistemas. Uma forma de minimizar e até mesmo controlar os problemas causados pela corrosão microbiológica tem sido a aplicação de biocidas nestes sistemas. Neste trabalho, a corrosão microbiológica do aço duplex UNS S 31803 foi avaliada com a aplicação de um biocida contendo sais de quaternário de amônio em água de produção de petróleo de uma plataforma offshore, simulando ambiente hipersalino. A fim de avaliar a corrosão microbiológica com a aplicação do biocida foram utilizadas técnicas microbiológicas como número mais provável – NMP – e eletroquímicas (medidas de potencial a circuito aberto e polarização). O biocida impactou os grupos bacterianos, eliminando inclusive dois grupos bacterianos (bactérias produtoras de ácido aeróbias e redutoras de sulfato) na fase séssil. Os potenciais medidos a circuito aberto mais elevados foram observados quando o biocida contendo sais de quaternário de amônio foi aplicado nos sistemas. Os valores potenciais de pite obtidos pelas análises de polarização mostraram que os microrganismos influenciaram nos valores e que o biocida manteve os potenciais em torno de 1000 mVECS. Os ensaios de polarização permitiram analisar através de instabilidades nas curvas e variações nas densidades de corrente passiva ao longo do tempo, a complexa dinâmica ocorrente sobre a superfície metálica devido à competição entre formação e desestabilização de película passiva, adsorção e dessorção de biocida/biofilme.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Microbiological corrosion has caused several damages to several industrial segments that use the metallic materials in their systems. One way of minimizing and even controlling this problem has been the biocide application in these systems. In this work, the microbiological corrosion of the UNS S 31803 duplex steel was evaluated by the application of a biocide containing quaternary ammonium salts in petroleum production water from an offshore platform, simulating the hypersaline environment. In order to evaluate the microbiological corrosion, microbiological technique as Most Probable Number method (MPN) and electrochemical technique (open circuit potential and polarization measures) were used. The biocide impacted on the present microbiota, eliminating two bacterial groups (aerobic and sulfate reducing bacteria) in the sessile phase. The highest open circuit measured potentials were observed when the biocide containing quaternary ammonium salts was applied to the systems. The potential pite values obtained by the polarization analyzes showed that the microorganisms influenced the values and that the biocide kept the potentials around 1000 mVECS. The polarization tests allowed to analyze, through instability in the curves and variations in passive current densities over time, the complex dynamics occurring on the metal surface due to competition between formation and destabilization of passive film, adsorption and desorption of biocide/biofilm.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The superficial characteristics of honed surfaces are relevant for the tribological performance of cylinders of internal combustion engines (MCI). Recent studies found a correlation between the occurrence of the phenomenon called folded metal and the presence of graphite of cast irons. However, the honing process tends to overlap the graphite, such that an application of a technique to remove a thin layer of material, exposing the graphite, would be useful. This paper aims to determine the best condition, of electric potential and time, for the exposition of graphite in honed surfaces using a technique of electrolyte polishing. The polishing was made on the concave surface with aid of a polishing mask developed for this matter. Samples of honed cylinders were removed from MCI manufactured using a compacted graphite iron. The characterizations were done through metallography and white light interferometry. To determine the ideal condition, several conditions of polishing were tested. For the verification of the repeatability, five repetitions were performed with the best condition. The results showed satisfactory repeatability, with an exposition of graphite and the matrix etching. The roughness of the polished region presented considerable uniformity, with a significant change of roughness in comparison to the honed surface. Furthermore, removal of the characteristic topography of the honed surface was observed. The layer removed showed little variation in depth along the polished region, with values close to 5 µm. This value accomplishes the demand of layer removal for the exposition of subsurface graphite.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this paper, the tension-compression asymmetry of shape memory alloys (SMA), subjected to the thermal and the mechanical loads, is sufficiently explored. Taking a basis of stress-strain relationship and a concern for critical phase transformation, a new simple model of mechanics is established. Through the deflection lines under different load conditions and the maximum deflection-bending moment curve, the effects of material nonlinearity and geometric nonlinearity on bending deformation of SMA beam are investigated. The results show that the neutral layer offset is related to the tension compression asymmetry coefficient and temperature. The phase transformation of SMA beam becomes more and more difficult as the increase of tension compression asymmetry coefficient and temperature. For the earlier phase transformation, material nonlinearity and geometric nonlinearity have little influence on beam deflection, but great in the late phase transformation.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Friction between the interface workpiece and tooling has considerable importance in sheet metal forming operations; an accurate description of the friction is necessary to analyze and design new workpieces and tooling. This work suggests a methodology to determine and evaluate the mean coefficient of friction (COF) using the Finite Element Method (FEM) through Dynaform for the aluminum alloy AA1100. The results indicate that this methodology is consistent with reality. It is also observed that the software tends to diverge from the measured results because the software considers the COF to be constant along the process. Despite this trend, the greatest distance between the maximum drawing force given by the measurement and the numeric simulation was not high: it was approximately 6%. Workpiece strain measurements were collected to compare with the numerical simulation results, and it was observed that they are generally in agreement.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN La corrosión galvánica es un proceso de disolución metálica que se produce cuando dos metales de distinto potencial electroquímico se sumergen en un electrolito originando corrientes eléctricas entre los metales a través del medio conductor. Para restaurar las piezas dentales perdidas o deterioradas se usan diferentes aleaciones quedando la boca expuesta a corrientes eléctricas que circulan a través de la saliva y los fluidos dentarios. En el presente trabajo se determinaron simultáneamente, los potenciales y densidades de corrientes de corrosión de pares galvánicos de amalgamas de plata y aleaciones dentales base cobre usando métodos potenciodinámicos, encontrando que los más resistentes a la corrosión son los pares formados por amalgamas de plata de alto cobre y aleaciones Cu – Zn, y que los productos de corrosión liberados en mayor cantidad en el medio electrolítico están formados por iones Hg, Cu, Zn y Ni.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Galvanic corrosion is a metal dissolution process that occurs when two metals of different electrochemical potential are immersed in an electrolyte causing electrical currents between the metals through the conducting medium. To restore lost or damaged teeth, different alloys are used, leaving the mouth exposed to electrical currents that circulate through saliva and dental fluids. In the present work, the potentials and densities of corrosion currents of galvanic pairs of silver amalgams and copper base dental alloys were determined simultaneously using potenciodynamic methods, finding that the most resistant to corrosion are the pairs formed by silver amalgams of high copper and Cu -Zn alloys, and that the corrosion products released in greater quantity in the electrolytic medium are formed by Hg, Cu, Zn and Ni ions.

Resumo em Português:

RESUMO A indústria automobilística vem investindo em novos processos de fabricação que melhoram a produtividade sem perda da qualidade. Entretanto, a presença de tensões residuais, geradas em todos os processos de fabricação, constitui um dos grandes problemas encontrados na indústria metal mecânica, pois estas podem se somar às tensões de carregamento externo e causar falhas catastróficas em equipamentos e componentes. Sendo a soldagem um dos processos de fabricação mais utilizados atualmente, é necessário entender como os parâmetros de soldagem impactam na natureza e magnitude das tensões residuais geradas. Em alguns processos de soldagem são utilizados gases de proteção, que podem influenciar a condutividade do arco elétrico e, consequentemente, afetar o comportamento das tensões residuais nas juntas soldadas. Neste trabalho foi realizado um estudo experimental sobre a influência do percentual de CO2 dos gases de proteção com base em argônio, nas tensões residuais geradas em juntas de aço avançado de alta resistência DP600, soldadas pelo processo GMAW (amplamente utilizado na indústria automobilística). As tensões residuais foram medidas por difração de raios-X, pelo método do sen2ψ. A avaliação microestrutural foi realizada através de microscopia óptica. Os resultados mostraram que as tensões residuais têm natureza trativa, da ordem de 120 MPa, em todas amostras que utilizaram gás de proteção com menor percentual de CO2.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The automotive industry has been investing in new manufacturing processes that improve productivity without loss of quality. However, the presence of residual stress (RS), generated in all manufacturing processes, is one of the major problems encountered in the metalworking industry, since these can add up to external loading stresses and cause catastrophic failures in equipment and components. Since welding is one of the most widely used manufacturing processes, it is necessary to know how the welding parameters impact on the nature and magnitude of the residual stresses generated. The shielding gases are used in some welding processes and can be influence the conductivity of the electric arc, which can be affected the residual stresses behavior in the welded joints. In this work an experimental study was carried out about the influence of the percentage of CO2 on the argon-based shielding gases in the residual stresses generated on joints of high strength steel DP600 welded by GMAW process (widely used in the automotive industry). The residual stresses were measured by X-ray diffraction by the sin2ψ method. An assessment of the microstructural morphology by optical microscope (OM) was made. The results showed that the residual stresses have a tensile nature, of the order of 120 MPa, in all samples, which used shielding gas with a lower percentage of CO2.

Resumo em Português:

RESUMO O conhecimento acerca das propriedades mecânicas dos materiais é de grande importância para aplicações de engenharia. O estudo dessas propriedades é necessário para o desenvolvimento de novos equipamentos ou produtos e uma importante propriedade é a resistência à fadiga. O objetivo deste trabalho é apresentar o projeto e construção de uma máquina para ensaio de fadiga por flexão. O projeto da máquina foi dividido em subconjuntos distintos denominados estrutural, dinâmico e de controle e coleta de dados, sendo cada subconjunto formado por peças e acessórios necessários para a realização dos ensaios de fadiga. Neste contexto, merece destaque a concepção de um novo sistema que permite a variação da tensão aplicada durante o ensaio, o qual é mais simples e não menos eficiente em comparação àqueles tradicionalmente utilizados em máquinas comerciais do mesmo porte. Ensaios preliminares foram realizados utilizando corpos de prova de aço ABNT 1020 no estado recozido e os resultados indicaram que a máquina apresenta desempenho satisfatório, pois foi possível a realização dos testes, o registro dos resultados e a consequente obtenção de dados confiáveis para elaboração da curva de Wöhler.

Resumo em Inglês:

ASBTRACT Knowledge regarding properties of materials is of utmost importance for engineering applications. The study of these properties is crucial for the development of new equipment or products and an important property is the fatigue resistance of materials. The goal of this work is to design and build a fatigue machine for bending tests. Machine design has been split in different groups, namely structural, dynamic and control and data acquisition, each of them consisting of parts and accessories required to perform fatigue tests. A novel system for variation of the applied stress was developed, which is simpler and as effective as those traditionally used in commercial machines. Validation tests were performed using annealed AISI 1020 steel specimens and indicated that the machine presents satisfactory performance, thus allowing the generation of reliable data for plotting Wöhler curve.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT During the production of petroleum and gas, the equipments employed for this activity are subjected to synergetic wear mechanisms, such as corrosion, corrosion-cavitation and corrosion-cavitation-erosion. Laboratory experiments has been performed to reproduce some of these mechanisms, however, sometimes the tests is not capable to recreate the complexities caused by hydrodynamic flows, physico-chemical and mechanical non-linearities. The main objective of this work is to evaluate specimens of low carbon steel under laboratory conditions, such as corrosive, cavitative-corrosive (CO2) and corrosive-erosive (CO2 + SiO2) environments. During the tests, the specimens were subjected to a stirring aqueous saline solution (0 and 5.0 m/s) at two levels of temperature, with gas injection (5.0 L/min) and contaminated with by solids particles of SiO2 (2.5% mass). The surface of the specimens subjected to upstream flow (0° in a cylindrical generatrix of the specimen), and downstream flows (180º) were analyzed by profilometry. The measurements of roughness and waviness of all specimens were statistically analyzed at a confidence level of 95% and significant differences observed in some matrices were discussed. The results suggest that the wear mechanisms that act in the upstream generatrix differ from that of specimen downstream.

Resumo em Português:

RESUMO O presente trabalho teve como objetivo avaliar o processo de corrosão do Pb e da liga Pb-1,5%Sn quando submetidos à condição de ciclagem em meio de ácido sulfúrico, visando compreender a influência da adição de Sn na resistência à corrosão e na capacidade de recarga para grades positivas de baterias do Pb-ácido. As amostras de estudo foram preparadas pelo processo de fundição. A microestrutura dos materiais foi avaliada por microscopia óptica. Para simulação do processo de carga e descarga do eletrodo positivo, em acumuladores, realizaram-se testes de voltametria cíclica, em ácido sulfúrico (5M), na faixa potencial de 1,3 V a 2,2 V (vs ECS), totalizando 400 ciclos. A morfologia e a composição dos depósitos de produtos de corrosão foram analisadas, respectivamente, por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Difração de Raios-X (DRX). Foram realizadas análises de perda de massa, Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) e MEV para avaliar o efeito do processo de corrosão na superfície dos materiais analisados. O estudo mostrou que a adição do Sn promoveu um efeito de dopagem na camada de depósitos de corrosão formada, aumentando a eficiência de carregamento do acumulador e diminuindo a perda de massa por corrosão. A liga de Pb-Sn mostrou-se mais susceptível ao processo de corrosão intergranular e ocorrência de pites no grão em comparação ao Pb puro.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The present work aimed to evaluate the corrosion process of the Pb and Pb-1,5wt%Sn alloy under cycling conditions in sulfuric acid, in order to understand the influence of Sn on the corrosion resistance and recharge capacity for positives grids of lead-acid batteries. The study samples were prepared by casting process. The microstructure of the materials was evaluated by optical microscopy. Cyclic voltammetry tests for simulation of charge and discharge of positive electrode in accumulators were carried out in sulfuric acid (5M) in the potential range of 1.3 V to 2.2 V (vs SCE), totaling 400 cycles. The morphology and composition of the corrosion product deposits were analyzed by scanning electronic microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD), respectively. Weight loss, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and SEM analysis were performed to evaluate the effect of corrosion process on the surface of the analyzed materials. The study showed that Sn addition promoted a doping effect on the formed corrosion deposits layers, increasing the charging efficiency of the accumulator and decreasing the weight loss by corrosion. The Pb1.5wt%Sn alloy showed to be more susceptible to the intergranular corrosion process and pitting corrosion in the grain compared to pure Pb.

Resumo em Português:

RESUMO As ligas de Al-Si-Mg são atualmente as mais utilizadas para obtenção de peças fundidas comerciais, isto porque as propriedades mecânicas desses materiais podem ser melhoradas através de tratamentos térmicos. No entanto, cabe salientar que nas peças fundidas de ligas de alumínio, a porosidade é o defeito que ocorre mais frequentemente. Esse defeito geralmente resulta em propriedades mecânicas pobres. Nesse sentido, o presente estudo tem como objetivo analisar a influência do percentual de porosidade nas propriedades mecânicas de limite de resistência à tração, deformação específica e dureza em uma liga de Al-Si-Mg fundida e tratada termicamente. Para tanto, foi obtida por processo de fundição e solidificação a liga Al-6,5%Si0,6%Mg (% em massa). A partir da liga básica foram obtidos lingotes com e sem processo de desgaseificação com pastilhas de hexacloroetano. Os lingotes produzidos foram submetidos a tratamentos térmicos de solubilização e posterior envelhecimento artificial. Amostras transversais foram extraídas ao longo do comprimento dos lingotes para análise do percentual de porosidade e determinação das propriedades mecânicas. Com os resultados determinados nas análises de porosidade e ensaios mecânicos de tração e dureza, foi determinada a influência do percentual de porosidade na variação das propriedades mecânicas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Al-Si-Mg alloys are currently the most popular alloys for obtaining commercial castings, because the mechanical properties of these materials can be improved by heat treatments. However, it should be noted that in cast aluminum alloy parts, porosity is the most frequently occurred defect. This defect usually results in poor mechanical properties. In this sense, the present study aims to analyze the influence of the porosity fraction on the mechanical properties of ultimate tensile strength, specific deformation and hardness in as cast and thermally treated Al-Si-Mg alloy. For that, it was obtained by natural casting and solidification process, an alloy having the following chemical composition: Al-6.5% Si-0.6% Mg. From the basic alloy were obtained ingots with and without degasification process with hexachloroethane pellets. The ingots produced were subjected to thermal treatments of solubilization and subsequent artificial aging. Transverse samples were drawn along the length of the ingots for analysis of porosity fraction and determination of mechanical properties. With the results found in the analysis of porosity and the mechanical tests of tensile and hardness, it was measured the influence of the percentage of porosity on the variation of the mechanical properties.

Resumo em Português:

RESUMO Os aços inoxidáveis superduplex (AISD) apresentam em sua microestrutura as fases ferrita e austenita, de modo a conciliar boas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Estes materiais possuem grande aplicação na indústria de extração de petróleo e na petroquímica. Quando estão sujeitos a estas aplicações, os dutos de AISD sofrem desgastes. Dentre os tipos, pode-se citar o proveniente do atrito de cabos que levam ferramentas para o interior de poços. Levando em consideração a soldagem dos aços superduplex, a suscetibilidade ao desgaste e à corrosão podem aumentar. Valores de energia de soldagem acima de 1,5 KJ/mm ocasionam o desbalanceamento de fases, prejudicando as propriedades citadas. A ZTA (zona termicamente afetada) da solda destes aços é a região mais suscetível à degradação e fragilização devido ao crescimento do grão ferrítico e possível surgimento de precipitados deletérios. Neste contexto, este trabalho tem como um dos objetivos nitretar a junta soldada do aço SAF 2507 e correlacionar a microestrutura com a dureza superficial. Para alcançar os resultados, amostras de junta soldada foram nitretadas a plasma utilizando as técnicas de nitretação convencional (NC) e em gaiola catódica (NGC) na temperatura de 400 °C. Em decorrência, as amostras nitretadas com o uso da gaiola catódica apresentaram maiores e mais uniformes valores de microdureza.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Superduplex stainless steels (SDSS) present in their microstructure the ferrite and austenite phases, in order to reconcile good mechanical properties and resistance to corrosion. These materials are widely used in the petroleum extraction and petrochemical industries. When subjected to these applications, the SDSS ducts are worn. Among the types, we can mention the coming from the friction of cables that take tools into the wells. Taking into account the welding of superduplex steels, the susceptibility to wear and corrosion may increase. Solder energy values above 1.5 KJ / mm cause phase imbalance, damaging the mentioned properties. The HAZ (heat affected zone) of welding of these steels is the region most susceptible to degradation and embrittlement due to the growth of the ferritic grain and possible emergence of deleterious precipitates. In this context, this work has as one of the objectives to nitrate the brazed joint of the SAF 2507 steel and to correlate the microstructure with the surface hardness. To achieve the results, samples of welded joint were nitrided to plasma using conventional (CN) and cathodic cage (CCN) techniques at a temperature of 400 °C. As a result, the nitrided samples with the cathodic cage showed larger and more uniform values of microhardness.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN Se fabricaron morteros de activación alcalina basados en ceniza volante clase F y escoria de alto horno, con el fin de estudiar el efecto de una fuente alternativa de sílice sobre sus propiedades de fluidez y resistencia a compresión. Ceniza de cascarilla de arroz y silicato de sodio, en combinación con hidróxido de sodio, fueron las soluciones químicas empleadas para la activación alcalina de los morteros. La información mineralógica y estructural de los sistemas activados alcalinamente fue obtenida mediante difracción de rayos X (DRX), mientras que el análisis de sus propiedades en estado fresco se llevó a cabo a través del estudio de la fluidez. Además se evaluaron las propiedades mecánicas de las morteros a 28 días por médio del ensayo de resistencia a compresión. Se encontró que los morteros activados con ceniza de cascarilla de arroz en combinación con hidróxido de sodio presentaron resistencias a compresión hasta 25% mayores en comparación con los morteros activados con silicato de sodio /hidróxido de sodio. Finalmente fueron propuestas ecuaciones para la predicción de las resistencias a compresión de los morteros en función del tipo de activador. Este estudio concluye que es posible utilizar cenizas de cascarilla de arroz como una fuente alternativa de sílice para procesos de activación alcalina.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Alkali activated mortars made of class F fly ash and blast furnace slag were cast, in order to study the effect of an alternative source of silica on its properties of fluidity and compressive strength. Rice husk ash and sodium silicate solution, mixed with sodium hydroxide, were used for activation of mortars. The mineralogical and structural information of alkali activated systems was obtained by X-ray diffraction (XRD), while the analysis of fresh properties was carried out by means of fluidity test. The mechanical properties of mortars were assessed by 28 days compressive strength test. It was found that mortars activated with rice husk ash plus sodium hydroxide showed compressive strengths up to 25% higher that those activated with sodium silicate / sodium hydroxide. Finally, equations were proposed for the prediction of compressive strengths of mortars according to the type of activator. This study concludes that it is possible the use of rice husk ash as an alternative source of silica in alkaline activation process.

Resumo em Português:

RESUMO Os compostos orgânicos voláteis (COVs) são substâncias que possuem elevada pressão de vapor e baixa solubilidade em água e são reconhecidos por serem um dos maiores responsáveis pela poluição atmosférica, tanto por sua natureza tóxica quanto por serem os precursores do ozônio e do smog fotoquímico. O objetivo deste trabalho foi sintetizar óxidos mistos sob as mesmas condições de preparação e avaliar suas propriedades e atividade, visando a obtenção de catalisadores eficientes do ponto de vista ambiental naoxidação do tolueno, que constitui um dos COVs mais abundantes na atmosfera. Óxidos com estrutura de espinélio AMn2O4 (A=Co, Cu e Ni) foram preparados pelo método de autocombustão sob as mesmas condições de síntese e suas propriedades físico químicas foram avaliadas por DRX, BET, FTIR e MEV. A relação entre as propriedades a as atividades dos espinélios na oxidação do tolueno foi avaliada e os catalisadores de Cu e Co foram os mais promissores, com conversões de 99 e 92%, respectivamente. Esta maior atividade foi atribuída ao possível efeito sinérgico entre o Mn3+ e as fases Co2+ e Cu2+ presentes nas estruturas dos óxidos. Não foi verificada relação direta entre os resultados obtidos para a atividade e área específica.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Volatile organic compounds (VOCs) have a high vapor pressure and low water solubility and are recognized either as major contributors of air pollution either, through their toxic nature, or as precursors of ozone and photochemical smog. The objectives of this work were to synthesize several manganite oxides under the same preparation conditions and the study of their properties and activities to develop as friendly environmental catalysts in oxidation of toluene, the VOC more abundant in the Earth's atmosphere. AMn2O4 (A=Co, Ni, Cu) manganite spinels were prepared by using by using auto combustion method under the same synthesis conditions and their physico-chemical properties were studied by XRD, BET, FTIR and MEV. The relationship between the properties and activity of spinels in oxidation of toluene was investigated. Among all, Cu and Co catalysts exhibited the most promising activity, converting 92 and 99%, respectively. The higher activity was explained in terms of the possible synergetic effect between Mn3+ and Co2+, Cu2+ phases in that manganite oxides. No direct relationship was resulted between activity with either specific surface area.

Resumo em Português:

RESUMO O presente trabalho avalia os efeitos da adição de glicerol sobre a porosidade e resistência mecânica de um material cerâmico. As amostras foram compactadas por prensagem uniaxial e submetidas a temperaturas de queima de 950 °C e 1100 °C, com taxa de aquecimento de 7 °C min-1. Foram realizados ensaios físicos e mecânicos para analisar porosidade aparente, absorção de água, retração linear e resistência mecânica a flexão. Os resultados mostram que a adição de 10% de glicerol à argila melhora principalmente suas propriedades mecânicas, podendo ser um aditivo promissor para gerar materiais cerâmicos estruturais com microestrutura mais resistente.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The present work evaluates the effects of the glycerol addition on the porosity and mechanical resistance of a ceramic material. Samples were compacted by uniaxial pressing and were submitted to different sintering temperatures, 950 °C and 1100° C, with a heating rate of 7 °C min-1. Physical and mechanical analysis were performed to evaluate porosity, water absorption and linear retraction. The results show that the addition of 10% of glycerol into the clay mainly improves its mechanical properties, being able to be a promising additive to generate structural materials with more resistant microstructure.

Resumo em Português:

RESUMO Nanomateriais exibem propriedades que se aplicam nas mais variadas áreas, entre estas, na área da saúde e agrícola, nas quais as pesquisas vêm aumentando progressivamente. Neste trabalho sintetizamos nanopartículas de sílica não porosas dopadas com óxido de cobre (CuO) usando método de Stöber com pequenas modificações. Em adição, a atividade antimicrobiana destes compostos contra Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Candida albicans foi avaliada. Primeiramente, o nanomaterial foi caracterizado por difração de raios-X para identificação da fase CuO na matriz de sílica, e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier identificando as principais bandas do SiO2 e a funcionalização do CuO. Por fim, a morfologia das partículas foi observada por microscopia eletrônica de varredura a qual mostrou formação de nanopartículas esféricas com tamanho aproximado de 70 nm. As nanopartículas de sílica dopadas com CuO mostraram eficiência na inibição dos três tipos de microrganismos testados neste trabalho, formando halos de inibição entre 19,0 e 25,0 mm. Nos ensaios de adsorção usando azul de metileno, foi possível observar que a presença de CuO na superfície das nanopartículas de sílica modificou as características de adsorção, aumentando a capacidade e a cinética de adsorção e desta forma mostrando ser um nanomaterial com características interessantes para aplicações na agricultura e em diferentes áreas da saúde.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Nanomaterials exhibit properties that apply in a wide range of area, including health and agriculture, where research is progressively increasing. In this work we synthesize non-porous silica nanoparticles doped with copper oxide (CuO) using Stöber's method with small modifications. In addition, the antimicrobial activity of these compounds against Staphylococcus aureus. Escherichia coli and Candida albicans was evaluated. First, the nanomaterial was characterized by X-ray diffraction to identify the CuO phase in the silica matrix, and Fourier transform infrared spectroscopy identifying the main SiO2 vibration bands and the CuO functionalization. Finally, the particle morphology was observed by scanning electron microscopy which showed formation of spherical nanoparticles size ~70 nm. CuO-doped silica nanoparticles showed efficiency in the inhibition of the three types of microorganisms tested in this work, forming inhibition halos between 19.0 and 25.0 mm. In the adsorption tests using methylene blue, it was possible to observe that the presence of CuO on the surface of the silica nanoparticles modified the adsorption characteristics, increasing the adsorption capacity and kinetics and thus showing to be a nanomaterial with interesting characteristics for applications in the agriculture and in different areas of health.

Resumo em Português:

RESUMO Os desafios decorrentes do aumento populacional, do uso extensivo e degradação dos recursos naturais e da dependência dos recursos fósseis, tem despertado o interesse pelo desenvolvimento de tecnologias para a produção de combustíveis renováveis. Dentro deste contexto tecnologias para a produção de biodiesel tem sido bastante estudadas de forma a aliar economicidade e redução de impactos ambientais. A esterificação utilizando catalisador heterogêneo ácido possibilita o aproveitamento de matérias-primas de baixo valor agregado e redução de operações unitárias para separação e purificação dos produtos. Dentro destas premissas, o presente trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar o material AlSBA-15, na razão Si/Al=10, modificada com ZrO2 e avaliá-lo como catalisador heterogêneo na esterificação do ácido oleico com metanol para a produção de ésteres monoalquílicos. A síntese da AlSBA-15, baseou-se na adição de um surfactante direcionador de estrutura Pluronic-123, TEOS e isopropóxido de alumínio. Para a modificação da AlSBA-15 realizou-se uma mistura física contendo 10% (m/m) ZrO2 em relação ao suporte, seguido de tratamento térmico. A caracterização do catalisador foi feita por difração de raios X, espectrometria na região do infravermelho, adsorção -dessorção de nitrogênio a -196 °C e quantificação de acidez de Brönsted-Lowry. O desempenho catalítico foi avaliado em um reator Parr de 300 mL, com razão metanol: ácido oleico igual a 6:1, 3% m/m de catalisador em relação ao ácido oleico, 3 h de reação à temperatura de 120 °C. As taxas de conversão do ácido oleico (%) foram, respectivamente, 55,5 ± 2,9, 68,2 ± 3,4 e 79,8 ± 3,6 para a, SBA-15, AlSBA-15 e a AlSBA-15-ZrO2, o que comprova a eficiência do método de síntese no aumento da força ácida do catalisador heterogêneo para a reação de esterificação. Os testes de lixiviação e de reutilização mostraram que a AlSBA-15-ZrO2 é ativa e estável nas condições reacionais empregadas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Challenges stemming from population growth, extensive use and degradation of natural resources and dependence on fossil resources have aroused interest in the development of technologies for the production of renewable fuels. Within this context technologies for the production of biodiesel have been well studied in order to combine economicity and reduction of environmental impacts. Esterification using heterogeneous acid catalyst enables the use of raw materials of low added value and reduction of unit operations for separation and purification of products. The objective of the present work was to synthesize and characterize the AlSBA-15 material in the Si / Al = 10 ratio modified with ZrO2 and to evaluate it as a heterogeneous catalyst in the esterification of oleic acid with methanol for the production of monoalkyl esters. The characterization of the catalyst was done by X -ray diffraction, infrared spectrometry, nitrogen adsorptiondesorption at -196 °C and Brönsted -Lowry acid quantification. The catalytic performance was evaluated in a 300 mL Parr reactor, with methanol/oleic acid ratio equal to 6/1, with 3% m/m of catalyst in relation to oleic acid and 3 h of reaction at 120 ° C. Conversion rates of oleic acid (%) were, respectively, 55.5 ± 2.9, 68.2 ± 3.4 and 79.8 ± 3.6 for SBA-15, AlSBA-15 and AlSBA -15-ZrO2, which proves the efficiency of the synthesis method in increasing the acidic strength of the heterogeneous catalyst for the esterification reaction. The leaching and reuse tests showed that AlSBA-15-ZrO2 is active and stable under the reaction conditions employed.

Resumo em Português:

RESUMO A hidroxiapatita tem se destacado entre os materiais cerâmicos devido a sua versatilidade estrutural, pois permite a substituição do Ca2+ ou do PO43-da sua estrutura possibilitando diversas aplicações. A utilização da hidroxiapatita como suporte e, ou catalisador tem recebido destaque como tema de pesquisa. Com isso, o objetivo deste trabalho foi a síntese, modificação e caracterização da hidroxiapatita para aplicação como catalisador em reação de esterificação. A hidroxiapatita foi obtida pelo método de precipitação e modificada por troca iônica no estado sólido, utilizando Zn(NO3)2 como precursor. As cerâmicas resultantes foram caracterizadas por análise térmica, espectrometria na região do Infravermelho por transformada de Fourier, difração de Raios-X e teste de acidez de Bronsted. Os catalisadores preparados, o HAP e o Zn-HAP foram avaliados frente à reação de esterificação do ácido oléico com metanol com as seguintes condições reacionais: razão metanol : ácido oléico (20:1), 10% m/m de catalisador e 3 h de reação a 150 °C apresentando conversões de 16,9% e 37,0%, respectivamente. Estes resultados são interessantes, principalmente do ponto de vista econômico, por se tratar de materiais de baixo custo utilizados como suporte para catalisadores heterogêneos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Hydroxyapatite has stood out among the ceramic materials due to their structural versatility as it allows the replacement of Ca2 + or PO43-its structure enabling various applications. One area that is gaining prominence is the application of hydroxyapatite as support and or catalyst. Thus, the objective of this work was the synthesis, modification and characterization of hydroxyapatite for use as a catalyst in esterification reaction. The hydroxyapatite was obtained by the precipitation method and was modified by solid state ion-exchange method using Zn(NO3)2 as precursor. The resulting ceramics were characterized by thermal analysis, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, X-ray diffraction and Bronsted acidity test. The catalysts HAP and Zn-HAP prepared were evaluated against the esterification reaction of oleic acid with methanol under the following reaction conditions: ratio methanol: oleic acid (20:1), 10% m/m of catalyst and 3h reaction at 150 °C showing conversions of 16.9% and 37.0%, respectively. These results are interesting, mainly from the economical point of view, since they are low cost materials used as support for heterogeneous catalysts.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The NiCo2O4 catalyst with spinel structure was prepared by a modified polymeric-precursor method using gelatin as an organic-directing agent. The obtained powder was characterized by XRD, TPR and tested on the partial oxidation of methane. The Rietveld analysis performed on the XRD pattern confirmed the crystallization of two phases, the spinel NiCo2O4, and a solid solution NixCo1-xO. TPR profile revealed that both phases are entirely reduced up to 610 °C. The catalyst showed CH4 conversion of 75 % with H2/CO ratio around 2 and no signal of deactivation by coke formation, such as confirmed by XRD and TG analysis carried out after the catalytic test.

Resumo em Português:

RESUMO Este trabalho tem como foco a produção de espumas vítreas a partir de materiais reciclados, fazendo uso de matéria-prima de fácil acesso local e alta incidência no mercado: garrafas de cerveja não retornáveis e casca de ovo, como agente espumante. Para tanto, investigou-se a influência da temperatura de queima, da granulometria do vidro precursor e do percentual de agente espumante na expansão volumétrica dos corpos cerâmicos. Esses foram formulados com 3% e 5% em massa de agente espumante, utilizando vidros com granulometrias padronizadas por peneiras mesh #100, #200 e #325, conformados em uma prensa uniaxial com 40 MPa. Os corpos de prova foram queimados nas temperaturas de 700 ºC, 800 ºC e 900 ºC com taxa de 2,5 ºC/min. As espumas vítreas foram avaliadas por sua expansão volumétrica, densidade, diâmetros de poros e análise de difração de raios-X (DRX). Verificou-se grande importância da granulometria do vidro e temperatura de queima na formação da fase vítrea ideal para favorecimento da expansão volumétrica das espumas vítreas. O percentual de agente espumante influenciou na expansão, de modo que com 3% de agente espumante se obteve os maiores valores de expansão volumétrica. Fases cristalinas foram observadas nas amostras queimadas a 800 °C e 900 °C como sinal de desvitrificação.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The objective was the production of foam glasses obtained from glass bottles powder and eggshell as the foaming agent, thereby producing foam glasses composed entirely of recycled materials. Therefore, we investigated the influence of the sintering temperature, particle size of the glass and the foaming agent (wt %) in the volumetric expansion of the samples. They were formulated by adding 3% and 5% of foaming agent , using a standardized particle size by sieves mesh #100, #200 and #325, compressed in an uniaxially press (40 MPa). The sintering was made between 700 °C and 900 °C with 2,5 ºC/min rate. The characterization was made by volumetric expansion, density pore size and XRD (X-ray diffraction). It was verified the great importance of the glass particle size in the volume expansion of vitreous foams. The foaming agent influenced the percent expansion so that with 3% foaming agent was obtained the highest volumetric expansion values. Crystalline phases were observed for the samples burnt out at 800 °C and 900 °C as a signal of devitrification.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In the last years many efforts have been expended to develop colloidal process that uses water instead of organic solvents in the tape casting process. In present work, alumina/zirconia laminated nanocomposites were fabricated by layer-by-layer method and using water-based tape casting process. Physical and mechanical properties as well as the fracture mode were investigated. The laminates consisted of stacked alumina and zirconia green sheets produced by thermopressing. The ceramic laminates were first heated at 450°C (organic elimination) and subsequently sintered in air at 1500°C during 1 h. The ceramic laminates showed a mechanical strength of approximately 103 MPa (AZAZA) and 44 MPa (ZAZAZ), respectively and an intergranular-transgranular mixed fracture mode.

Resumo em Português:

RESUMO Nos últimos anos, pós cerâmicos à base de óxidos de estrutura do tipo perovskita ganharam atenção considerável devido às suas aplicações tecnológicas na área de membranas permeáveis de oxigênio. O óxido misto BaCeO3 apesenta-se como um material amplamente estudado em uma grande diversidade de aplicações, seja como materiais eletrolíticos em células a combustível, ou mesmo como catalisadores nas reações de catálise. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo sintetizar a fase BaCeO3, pelo método de coprecipitação em meio oxalato, verificando o efeito da sinterização com diferentes aglutinantes na estabilidade térmica e densificação da membrana. A técnica de coprecipitação em meio oxalato mostrouse eficaz na obtenção da perovskita BaCeO3. As amostras obtidas durante as sínteses foram caracterizadas por difração de raios-x, observando-se a formação da fase ortorrômbica da perovskita BaCeO3. Para determinar o tamanho médio de cristalito foi utilizada a equação de Scherrer e de Williamson Hall, chegando-se a um valor próximo a de 107 nm. Conforme a literatura [1,2] e diante dos resultados apresentados definiu-se como condições favoráveis para formação de material com o menor tamanho de cristalito e maior pureza da fase formada, a amostra de pH 13 e de temperatura de calcinação de 1000 ºC. Através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) pode-se observar a formação de cristais homogêneos. Por fim, foi possível observar que a sinterização na presença dos aglutinantes parafina e álcool polivinílico a 1300 ºC com patamar de 5 h, permitiu a obtenção de pastilhas densas com bons níveis de retração, possuindo estabilidade térmica ideal para serem utilizadas como membranas permeáveis de oxigênio e como eletrólito de células a combustível.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In recent years, ceramic powders based on oxides with structure of the perovskite have gained considerable attention due their technological applications in oxygen permeable membranes. The mixed oxide BaCeO3 is introduced as a broadly studied material in a large variety of uses, either as electrolyte materials for fuel cells, or as catalysts in catalysis reactions. Thus, this study had the goal to synthesize the BaCeO3 phase by coprecipitation method amid oxalate, verifying the effect of sintering with different binders in thermal stability and densification of the membrane. The co-precipitation technique in oxalate was effective to obtain the perovskite BaCeO3. The samples obtained during the syntheses were characterized by X-ray diffraction, and it was possible to notice the formation of the orthorhombic phase of perovskite BaCeO3. To stablish the average crystallite size it was used the equation of Scherrer and Williamson Hall, coming to a value close to 107 nm As the literature [1,2] and against the results defined as favorable conditions for formation of material with the smallest size of crystallite and greater purity of the phase formed the sample pH 13 and calcination temperature of 1000° C. By scanning electron microscopy (SEM) it could be seen the formation of homogeneous crystals. Finally, it was observed that the sintering in the presence of binders paraffin and polyvinyl alcohol at 1300ºC allowed the obtaining of dense pellets with good shrinkage levels, having ideal thermal stability for use as oxygen permeable membranes and as a fuel cell electrolyte.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The kinetics of the crystallization of cristobalite in the amorphous silica glass were studied for samples prepared by gel-casting and sintering in air. Avrami and rate equations were used to calculate the rate constants and the activation energy. The results showed that the crystallization obeys the first order and occurs mainly on the surface with activation energy of 543-546kJ/mol. The fewer amounts of OH-groups and the high amount of oxygen vacancies are expected to stand behind the increase in the activation energy as compared with that reported in literatures.

Resumo em Português:

RESUMO É objetivo da construção civil, reduzir o peso das estruturas e consequentemente os custos com as fundações. A substituição de britas por agregados leves é a alternativa mais utilizada. No entanto, sobretudo no Brasil, só existe uma única fábrica de agregados leves localizada em São Paulo, sendo oportuna a pesquisa de matériasprimas para disseminação da produção de agregado em outras regiões do Brasil. Proporcionalmente, esse tipo de segmento valoriza o reaproveitamento de resíduos de diversos segmentos. Neste trabalho foi produzido um agregado sintético de argila calcinada com a incorporação de resíduo de vidro de embalagem à base de SiO2, Na2O e CaO, com o intuito de substituir britas para uso em concreto. Foram testadas incorporações de 0 a 20% de vidro e as massas foram caracterizadas por índice de plasticidade, DRX, FRX, DTA/TG, capacidade de troca de cátions e massa específica real. Os corpos de prova foram produzidos por prensagem axial a uma pressão de 30 MPa, em formato cilíndrico com 20 mm de diâmetro e altura de 15 mm. Após queima, os corpos de prova foram caracterizados em ensaios de absorção de água, densidade aparente e resistência mecânica à compressão. Foi observado que à medida que o resíduo de vidro foi incorporado nas formulações, as misturas apresentaram resistência mecânica cada vez maior e absorção de água cada vez menor, devido a incorporação dos óxidos fundentes que favoreceram a formação de fase liquida. No entanto, quanto se atingiu o limite de incorporação de 20% e queima a 1000 ºC, foi observado um aumento de volume devido a maior formação de fase líquida que preencheu os espaços vazios dificultando a saída dos gases que ficaram aprisionados. Concluiu-se que o resíduo de vidro quando incorporado na argila em estudo pode ser utilizada de duas formas: como fundente para acréscimo da resistência mecânica e massa especifica aparente e redução da absorção de água ou ainda com a função de redução da densidade propriedade que é fundamental para produção de agregados leves.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT it is the objective of the civil construction, to reduce the weight of the structures and consequently the costs with the foundations. The replacement of brittle by light aggregates is the most commonly used alternative. However, especially in Brazil, there is only a single light aggregate plant located in São Paulo, and the timing of research on raw materials for the dissemination of aggregate production in other regions of Brazil. Proportionally, this type of segment values the reuse of waste from several segments. In this work a synthetic aggregate of calcined clay was produced with the incorporation of glass residue of packing with SiO2, Na2O and CaO base, in order to replace brittle for concrete use. Incorporations of 0 to 20% of glass were tested and the masses were characterized by plasticity index, XRD, FRX, DTA / TG, cation exchange capacity and actual specific mass. The specimens were produced by axial pressing at a pressure of 30 MPa, in a cylindrical format with a diameter of 20 mm and a height of 15 mm. After burning, the specimens were characterized in tests of water absorption, apparent density and mechanical resistance to compression. It was observed that as the glass residue was incorporated into the formulations, the mixtures presented increasing mechanical strength and lower water absorption due to the incorporation of the fluxing oxides that favored the formation of liquid phase. However, when the 20% incorporation limit was reached and the burn at 1000 oC, a volume increase was observed due to the higher liquid phase formation that filled the void spaces, making it difficult to escape the gases trapped. It was concluded that the glass residue when incorporated in the clay under study can be used in two ways: as a flux for addition of mechanical resistance and apparent specific mass and reduction of water absorption or with the function of reducing the property density that is fundamental for the production of lightweight aggregate.

Resumo em Português:

RESUMO Foi estudada a viabilidade técnica da utilização de resíduos de granito como matéria prima na fabricação de corpos de prova cerâmicos, com adições dos Produtos da Combustão do Carvão Mineral (PCC’s) como fase reforço. Os materiais utilizados foram granito Asa Branca (RGAB) e os Produtos da Combustão do Carvão mineral (PCC´s), nas concentrações de 0%p, 5%p, 10%p, 15%p, 20%p, 25%p e 30%p de PCC´s. Para a caracterização das matérias primas e das amostras foram utilizadas as técnicas de: Difração de Raios-X, Fluorescência de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Varredura. Para a determinação das propriedades mecânicas foram realizados os ensaios de Microdureza Vickers e Resistência à compressão diametral. Foram feitos ensaios de Microscopia óptica e EDS a fim de verificar entre as composições químicas da superfície e do interior das amostras. Foi feito análise estatística dos resultados (análise de variância – ANOVA), através do teste de Tukey, que teve como objetivo comparar se as médias aritméticas obtidas nos testes mecânicos eram estatisticamente significantes. Foi atribuído o número 1, para os pares em que as médias eram estatisticamente diferentes, e o número 0, para parem em que não houve diferença estatística entre as médias. Os resultados obtidos permitem concluir que o uso do rejeito do Granito Asa Branca com a adição de PCC´s para a fabricação de revestimento cerâmico é viável.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The technical feasibility of the use of granite residues as raw material in the manufacture of ceramic test specimens, with additions of the Coal Mineral Combustion (PCC's) products as a reforestation phase, was studied. The materials used were White Wing granite (RGAB) and Coal Combustion Products (PCC), in concentrations of 0% w / w, 5% w / w, 10% w / w, 15% w / P of PCCs. For a characterization of the raw materials and the samples with the techniques of: X-Ray Diffraction, X-Ray Fluorescence, Scanning Electron Microscopy. For a determination of the mechanical properties performed with tests of Vickers Microhardness and Diametral Compression Resistance. Optical microscopy and EDS assays were performed to verify the chemical composition of the surface and the interior of the samples. Statistical analysis of the results (analysis of variance -ANOVA) was analyzed through the Tukey test, which had as objective as sections as arithmetic means obtained in the mechanical testicles were statistically significant. We assigned the number 1, for the pairs in which as means are statistically different, and the number 0, to stop where is not the statistical difference between as means. The results obtained allow to conclude the use of the tailings of the Asa Branca Granite with an addition of PCC to a ceramic coating manufacturing is feasible.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN A pesar de la excepcional arquitectura y policromía del sitio arqueológico de Tambo Colorado, no ha habido trabajos de conservación ni en las estructuras arquitectónicas de tierra cruda, ni en las superficies. Estos trabajos requieren una comprensión adecuada del estado de conservación de la arquitectura del sitio y el análisis de los materiales utilizados. Con este propósito, los resultados del presente estudio pretenden explicar la naturaleza de los materiales (pigmentos) utilizados en las pinturas murales, así como determinar las fuentes de estos materiales (canteras). Para ello, pigmentos de cantera fueron investigados por la técnica de difracción de rayos X, usando radiación sincrotrón, y refinamiento estructural por el método de Rietveld. Se determinó la composición de los pigmentos, identificando las fases de anortita, hematita, cuarzo, clorita, halita, yeso, ortoclasa, illita, jarosita, calcita, caolinita, zinwaldita, cristobalita, anhidrita y albita. El refinamiento Rietveld confirmó la presencia de estas fases y determinó el porcentaje en peso de cada una de ellas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Despite the exceptional architecture and polychromy of archaeological site of Tambo Colorado, there has been no conservation work or in the architectural structures of raw earth, nor on the surfaces. These jobs require a proper understanding of the state of conservation of the site architecture and the analysis of the materials used. With this purpose, the results of the present study tries to explain the nature of the materials (pigments) used in the mural paintings, as well as determine the sources of these materials (quarries). To do this, pigments of quarry were investigated by the technique of X-ray diffraction, using synchrotron radiation, and structural refinement by the Rietveld method. It was determined the composition of pigments, identifying the phases of anorthite, quartz, hematite, chlorite, halite, gypsum, orthoclase, illite, jarosite, calcite, kaolinite, zinwaldite, cristobalite, anhydrite and albite. Rietveld refinement confirmed the presence of these phases and determined the percentage by weight of each of them.

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ABSTRACT Aluminum oxide and titanium oxide are widely used as catalytic support. Due to their characteristics and properties, they have several applications such as chemical processes, photocatalysis and pollution control. In this work, the catalytic supports of Al2O3 and TiO2 were impregnated with 2% of copper oxide by the method of impregnation. The catalysts were characterized by X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Brunauer–Emmett–Telle (BET) surface area and Infrared Spectroscopy techniques (FTIR). The results of XRD analysis presented the Cu/TiO2 catalyst with high degree of crystallinity where the peaks corresponding to the phases anatase, rutile and CuO are easily found, while the Cu/Al2O3 catalyst presented low degree of crystallinity. The samples morphology is in the form of agglomeration, the specific surface area was higher when copper metal was impregnated to the supports and the highest values was obtained with Cu/Al2O3 catalyst. FTIR analysis allowed the visualization of the main vibrations of the functional groups presents in the catalysts samples. According to the results, it was observed that the incorporation of copper oxide did not affect significantly the crystalline structure of TiO2 and Al2O3 and that at the calcination temperature of 500°C it is possible to obtain a high specific surface area and a more active phase resulting in a good characterization which is suitable for various industrial applications.

Resumo em Português:

RESUMO Este trabalho teve como objetivo analisar o desempenho de juntas coladas de madeiras da espécie Pinus elliottii com a utilização de dois adesivos comerciais à base de poliacetato de vinila (PVAc), com diferentes características físicas e composição química, ambos testados nas formas diluída em água e não diluída. As superfícies dos corpos de prova de madeira foram usinadas em processo de fresamento discordante. Uma plaina desengrossadeira de madeira com cabeçote de quatro facas afiadas de aço carbono semi-rápido à base de Cr-Ni-V foi utilizada. Essa máquina foi preparada para atuar com velocidade de corte (Vc) de 30,18 m.s-1 e velocidade de avanço da madeira (Vf) de 11,75 m.min-1, resultando num avanço por dente (fz) de 0,56 mm. Os corpos de prova foram confeccionados para ensaios de resistência a ruptura na linha de cola por esforços solicitantes ao cisalhamento de acordo com a ABNT NBR 7190:1997. Para a confecção dos corpos de prova, as peças foram coladas de maneira aleatória em relação aos planos de formação dos anéis de crescimento da madeira. Os seguintes valores médios de resistência ao cisalhamento na linha de cola (fv0), na forma diluída e não diluída foram, respectivamente, PVAc-M: 6,52 e 6,49 MPa; PVAc-H: 5,86 e 5,15 MPa. Em relação à resistência ao cisalhamento na linha de cola, concluiu-se que ambos adesivos na forma diluída com 33,33 % de água resultaram em maior adesão em relação à formulação original, sendo que o adesivo diluído do tipo M proporcionou um aumento de 21,01% na resistência à ruptura em relação ao adesivo não diluido do tipo “H”.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This study aimed to analyze the performance of bonded joints of the Pinus elliottii wood species with the use of two commercial adhesives based on vinyl polyacetate (PVAc) with different physical characteristics and chemical composition, both tested on water diluted and undiluted modes. The surfaces of wood specimens were machined in discordant milling process. A wood thickness planer with headstock of four semi-fast carbon steel sharpened knives based on Cr-Ni-V was used. This machine was prepared to operate with cutting speed (Vc) of 30.18 ms-1 and feed rate of wood (Vf) of 11.75 m.min-1, resulting in an feed rate per tooth (fz) of 0.56 mm. The specimens were prepared for tests of resistance to rupture in the glue line by the shear stress efforts according to the ABNT NBR 7190:1997 standard. In order to specimen preparation, the parts were randomly glued in relation to the formation plans of the wood growth rings. The following average values of shear strength in the glue line (fv0) obtained in diluted and undiluted forms were, respectively, PVAc -M: 6.52 and 6.49 MPa; PVAc -H: 5.86 and 5.15 MPa. In relation to the shear stress at the glue line, it was concluded that both adhesives in diluted form with 33.33% of water resulted in higher adhesion strength in comparison to the original formulation, whereas the diluted adhesive type M provided an increasing of 21.01% regarding the undiluted adhesive of type H.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Ti-6Al-4V was plasma nitrided using several N2/H2 ratios and substrate temperatures. In order to investigate the combined influence of these parameters on phase composition and thickness of the coatings, the phases in the as received, annealed, and nitrided Ti-6Al-4V samples were identified with Rietveld refinement. In the as-received and annealed samples the structure parameters of α-Ti and β-Ti were slightly changed, due to the substitution of titanium atoms by Al or V in the α-and β-Ti unit cells. A combination of multiple angle grazing incidence X-ray diffraction, nuclear reaction analysis and cross sectional micrographs showed compound layers consisting of an outer layer of stoichiometric ẟ-TiN over a phase mixture of ẟ-TiN and ɛ-Ti2N, formed on top of a nitrogen diffusion region in the alloy. Higher nitriding temperatures induced thicker compound layers, and higher nitrogen content of the plasma induced thicker fine-grained ẟ-TiN top layers.

Resumo em Português:

RESUMO Corpos de prova de aço inoxidável austenítico ISO 5832-1(similar ao AISI 316L, para aplicações biomédicas) apresentando camada superficial enrriquecida em nitrogênio (fase S), obtidos pelos processos de nitretação por plasma em baixa temperatura e SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding -Tratamento de solubilização após nitretação por plasma), além de amostras não tratadas, foram testadas em ensaio de desgaste microabrasivo do tipo esfera livre. Os resultados mostraram que as superfícies nitretadas por plasma em baixa temperatura apresentam o menor coeficiente de desgaste para menores tempos de ensaio. No entanto, devido à pequena espessura de camada nitretada, com o aumento do tempo de ensaio as amostras processadas via SHTPN passam a apresentar desempenho superior, indicando que, dependendo das solicitações de desgaste, um ou outro processo apresenta o melhor desempenho.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Samples of the ISO 5832-1 austenitic stainless steel (similar to AISI 316L for biomedical applications) with nitrogen-rich surface layer (S-phase), obtained by plasma nitriding at low temperature and SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) processes, as well as non-treated samples, were tested to evaluate its micro-abrasive wear behavior. The micro-abrasive wear test were performed using the free-ball configuration. The results pointed out that the nitrided surfaces present lower wear coeficient for short measuring time. Nevertheless, since nitrided layers are relatively thin, for prolongated wear tests the SHTPN samples presented lower wear cofiecient, indicating that depending on the apllication one of the processes will present the best behaviour.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The effects of boriding and boronitrocarburising surface treatments on the microstructure and mechanical properties of AISI 4130 steel have been investigated. Pack boriding was carried out at 1223 K for 5 h and 8 h, while the double treatment of boronitrocarburising consisted of salt bath nitrocarburising at 853 K for 6 h followed by pack boriding at the same temperature and times as the boriding treatment. Microstructure examination of the borided and boronitrocarburised layers was carried out using optical and scanning electron microscopy, and phase identification was obtained using X-ray diffraction. Vickers hardness, wear and corrosion weight loss tests were used to evaluate the mechanical properties and corrosion behaviour. The results of X-ray diffraction analysis revealed the presence of superhard phases such as FeB, Fe2B, CrB, MnB and MnB2, indicating that pack boriding surface treatment conducted at 1223 K for 8 h exhibited the highest hardness, low coefficient of friction and the greatest wear resistance. Boronitrocarburising treatment, on the other hand, caused a reduction in both the depth of iron borides zone and mechanical properties compared to the boriding surface treatment. These recommended treatments offer to industrialists a particular contribution and interest in the development of these steels, which can be applied in various fields.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN El presente trabajo persigue incrementar la resistencia al desgaste abrasivo de un revestimiento, aplicado sobre placas de acero al carbono del tipo AISI 1020, utilizando electrodos tubulares revestidos con el sistema de aleación Fe-Cr-Mn-C. Con la finalidad de lograr este incremento, al sistema de aleación se le adicionó V. Los depósitos resultantes se estudiaron mediante microscopía óptica (MO), difracción de rayos-X y ensayos de microdureza. Los ensayos de resistencia al desgaste por abrasión se llevaron a cabo en acuerdo con el procedimiento la norma ASTM G 65-B. Los resultados mostraron que la adición de V al sistema Fe-Cr-Mn-C originó modificaciones microestructurales significativas, disminuyendo la cantidad de martensita en el depósito, y aumentando el tamaño de la zona eutéctica. Asimismo, el V originó la formación de VC, además de los carburos Cr7C3 presentes para los dos sistemas de aleación. Estas modificaciones microestructurales causaron que los depósitos que utilizan el sistema de aleación Fe-Cr-Mn-V-C presenten una resistencia al desgaste abrasivo significativamente mayor.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The aim of this work is to increase the abrasive wear resistance of a coating, applied on plates of AISI 1020 carbon steel, using tubular coated electrodes with the Fe-Cr-Mn-C alloy system. In order to achieve this increase, V was added to the alloy system. The resulting coating were studied using optical microscopy (MO), X-ray diffraction and microhardness tests. Wear tests were carried out in accordance with the procedure of ASTM G 65-B. Results showed that the addition of V to the Fe-Cr-Mn-C system caused significant microstructural modifications, decreasing the amount of martensite in the coating, and increasing the dimensions of the eutectic zone. Also, V originated the formation of VC, in addition to the Cr7C3 carbides present for the two alloy systems. These microstructural modifications provoked that coatings deposited using the Fe-Cr-Mn-V-C alloy system show a significantly higher abrasive wear resistance.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The crystal structure of the ordered vacancy compound (OVC) Cu3In7Te12 is analyzed using powder X-ray diffraction data. It is found that this OVC crystallizes with a chalcopyrite-related structure, in the tetragonal space group P4 2c (Nº 112), with unit cell parameters and volume a = 6.1720(2) Å, c = 12.3597(8) Å, and V = 470.83(4) Å3. The Rietveld refinement of 28 instrumental and structural parameters led to Rp = 9.27 %, Rwp = 10.30 %, Rexp = 6.95% and S = 1.48, for 4501 step intensities and 130 independent reflections, respectively. This compound is isostructural with Cu3In7Se12, and has a defect adamantane structure.

Resumo em Português:

RESUMO A oxidação do afluente e efluente têxtil foi feita em batelada durante 5 e 2 h, respectivamente. A geração de h-1 ozônio utilizada foi de aproximadamente 1085,25 mgO3 com vazão de ar de 8 L min-1. Foram determinados os seguintes parâmetros físico-químicos: temperatura, pH, turbidez, condutividade, cor verdadeira, alcalinidade a bicarbonato, ácidos voláteis, demanda química de oxigênio (DQO), sólidos totais, sólidos suspensos e sólidos dissolvidos. A eficiência de remoção de cor tanto para o efluente (bruto) quanto para o afluente (tratado na indústria) foi significativa com média de 85% e 90%, respectivamente. A constante cinética de 2ª ordem se ajustou melhor aos resultados dos parâmetros cor e DQO. Na ozonização do afluente industrial e análise da remoção de cor, a maior constante cinética (k2) obtida foi de 0,0015 UPC1 min-1 e a maior velocidade de remoção (r) foi de 392 UPC min-1 entre 60 e 120 minutos de tratamento. Já no tratamento do efluente o maior k2 foi de 0,0404 UPC-1 min-1 e o maior r foi de 5.834 UPC min-1 nos primeiros 15 minutos de tratamento. Para DQO a maior constante cinética (k2) na ozonização do afluente industrial foi de 0,0015 mgDQO-1 min-1 e a maior velocidade de remoção (r) foi de 19,2 min-1 na primeira hora de tratamento. Na ozonização do efluente o maior (k2) foi de 0,0445 UPC-1 min-1 com maior r de 233,9 UPC min-1. Em geral a velocidade de remoção sempre foi maior para cor verdadeira do que DQO, com r = 1932,25 min-1 e 177,43 min-1 para efluente e afluente, respectivamente.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The oxidation of the tributary and textile effluent was done in batch for 5 and 2 h, respectively. The ozone generation used was approximately 1085.25 mgO3 h-1 with air flowrate of 8 L min-1. The following physicalchemical parameters were determined: temperature, pH, turbidity, conductivity, true color, bicarbonate alkalinity, volatile acids, chemical oxygen demand (COD), total solids, suspended solids and dissolved solids. The color removal efficiency for both effluent (raw) and the effluent (treated in the industry) was significant with an average of 85% and 90%, respectively. The kinetic constant of the second order was better adjusted to the results of the parameters color and COD. In the ozonation of the industrial affluent and color removal analysis, the highest kinetic constant (k2) obtained was 0.0015 UPC-1 min-1 and the highest removal rate (r) was 392 UPC min-1 between 60 and 120 minutes of treatment. In the effluent treatment, the highest k2was 0.0404 UPC-1 min-1 and the highest r was 5,834 min-1 in the first 15 minutes of treatment. For COD the highest kinetic constant (k2) in the ozonation of the industrial tributary was 0.0015 mgCOD-1 min-1 and the highest removal rate (r) was 19.2 min-1 in the first hour of treatment. In the ozonation of the effluent the highest (k2) was 0.0445 min-1 with the highest r of 233.9 UPC min-1. In general the removal velocity was always higher for true color than COD, with r = 1932.25 min-1 and 177.43 min-1 for effluent and effluent, respectively.

Resumo em Português:

RESUMO O presente trabalho consistiu em comparar a eficiência de adsorção de eteramina em caulinita natural (CN) e caulinita modificada com peróxido (CP). Com o intuito de otimizar o processo e avaliar a influência existente entre os parâmetros foi empregado a Metodologia de Superfície de Resposta com os sistemas adequados ao modelo quadrático associado ao delineamento composto central. Os resultados revelaram que a adsorção foi mais eficiente na concentração de eteramina de 400 mg L-1, pH 10 e massa de adsorvente de 0,1 g para KN e concentração de eteramina de 400 mg L-1, pH 10 e massa de adsorvente de 0,2 g para KP. A partir dos resultados obtidos foi possível observar que o tratamento com peróxido não resultou um aumento significativo da eficiência de adsorção quando comparado a caulinita natural. Com a análise da cinética de 24 horas, conduzida nas condições otimizadas, foi possível observar que os sistemas atingiram o equilíbrio em aproximadamente 30 minutos. Os dados da cinética e da isoterma foram avaliados por diferentes modelos e ajustaram se melhor ao modelo de pseudosegunda ordem e ao modelo de isoterma de Sips. A partir da Eads foi possível observar que o processo de remoção de eteramina na caulinita intercalada se dá por meio de adsorção química. Com base nesses resultados e no teste de reuso foi possível observar que a caulinita pode ser utilizada como uma alternativa viável para o tratamento de efluentes de mineração, com destaque para a caulinita natural, uma vez que o tratamento não resultou numa melhoria na eficiência de adsorção.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The work consisted of comparing the adsorption of etheramine, reagent used in the flotation of iron ore, on natural kaolinite (CN) and kaolinite modified with peroxide (CP). The Response Surface methodology was applied in order to optimize the process and assess the influence among the parameters. The adsorption was more efficient in the concentration of etheramine of 400 mg L-1, pH 10 and adsorbent mass of 0.1 g for CN, while for CP the optimum adsorbent mass was 0.2 g. The treatment did not result in a significant improvement of adsorption efficiency. By means of the kinetics of 24 h it was possible to observe that equilibrium was achieved in approximately 30 min. The kinetic data had a better adjust to the kinetic model of pseudo-second order. The isotherm data were better adjusted to the Sips model and Eads values indicate that the process involves a chemisorption. The adsorption in kaolinite may be a feasible alternative for the treatment of mining effluents, with the natural kaolinite standing outs the treatment did not result in any significant improvement.

Resumo em Português:

RESUMO No presente trabalho procurou-se compreender os fenômenos associados à usinagem do aço ABNT 4340 utilizando ferramentas de corte de metal duro e cermet, ambas com geometria do quebra-cavaco para usinagem leve (LP) e média (MP). Nesse sentido, analisou-se a influência da variação do avanço, quebracavaco e o material da ferramenta de corte nos parâmetros de resposta do processo, força de corte, rugosidade, forma do cavaco e análise das superfícies de saída e de folga dos insertos durante a operação de torneamento. Inicialmente, um planejamento fatorial completo 23 foi empregado para análise da força de corte e rugosidade. Em relação à análise da força de corte, a análise de variância (ANOVA) indicou que o material da ferramenta de corte e o avanço afetaram significativamente a força de corte, sendo os menores valores alcançados com a ferramenta de corte cermet e o menor nível de avanço. Quanto à rugosidade Rq, diferentes níveis de materiais de ferramenta ou quebra-cavacos não foram suficientes para alterar significativamente o valor de Rq. Em relação ao cavaco, o avanço e o tipo de quebra-cavaco influenciaram na sua forma. Como última análise, para os parâmetros de corte estabelecidos e percurso de corte, não foi possível identificar desgaste nas ferramentas de corte, no entanto, a análise por EDS apontou a adesão de material nas superfícies de folga e de saída para ambas ferramentas avaliadas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In the present work the aim was to understand the phenomena associated with the machining of ABNT 4340 steel using carbide and cermet cutting tools, both with chipper geometry for light (LP) and medium machining (MP). In this sense, the influence of the variation of the feed rate, the chip breaker and the cutting tool material on the parameters of process response, shear force, shear strength, chip form and analysis of the outlet and gap surfaces of the inserts during the turning operation. Initially, a complete factorial design 23 was used for analysis of shear strength and roughness. In relation to the shear force analysis, the analysis of variance (ANOVA) indicated that the cutting tool material and the feed significantly affected the cutting force, the lowest values being obtained with the cermet cutting tool and the lowest level of advancement. As for Rq roughness, different levels of tool materials or chip breakers were not sufficient to significantly alter the value of Rq. In relation to the chip, the advance and the type of chipbreaker influenced its shape. As a last analysis, it was not possible to identify wear on the cutting tools, for the established cutting parameters and cut path, however, the EDS analysis pointed to the adhesion of material to the clearance and exit surfaces for both tools evaluated.

Resumo em Português:

RESUMO As membranas poliméricas vêm sendo bastante utilizadas no processo de tratamento de efluentes em todo mundo, solucionando problemas médicos, sociais e ambientais. Sendo assim, membranas de fibra oca foram produzidas a partir da polietersulfona (PES), adicionando a argila Cloisite Na – CLNa e também inserindo o solvente N,N dimetilformamida (DMF), com o intuito de modificar a morfologia da membrana. A argila foi caracterizada por fluorescência de raios-X (FRX) e difração de raios-X (DRX). Por FRX, ficou visto que a argila apresentou característica naturalmente sódica e com pouco materiais acessórios. O DRX mostrou que a Cloisite Na possui característica de uma argila montmorilonita contendo íons Na+. As membranas foram caracterizadas por ângulo de contato (membrana plana), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e medidas de fluxo. Por meio das medidas do ângulo de contato foi visto que a presença de argila favoreceu a um aumento da hidrofilicidade das membranas. Nas membranas de fibra oca, foi observado por MEV que a presença da argila modificou a morfologia da membrana, alterando a uniformidade dos “fingers” e dos macroporos e modificando a camada densa no centro do suporte poroso, A adição do ácido no líquido interno modificou ainda mais a morfologia, diminuindo a camada densa no centro do suporte poroso da membrana e também alterando os “fingers” e os macroporos, tendo uma maior uniformidade dos mesmos em relação a membrana sem a presença do DMF no líquido interno. A partir das medidas de fluxo foi possível observar que a membrana contendo 5% de CLNa com a presença do solvente no líquido interno obteve um maior fluxo com o tempo, isto ocorreu devido à morfologia mais uniforme apresentada da membrana.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Polymer membranes have been widely used in the treatment of effluents worldwide, solving medical, social and environmental problems. Thus, hollow fiber membranes were produced from polyethersulfone (PES) with adding Cloisite Na -CLNa clay and also by inserting the N, N -dimethylformamide (DMF) solvent, in order to modify the membrane morphology. Clay was characterized by X-ray fluorescence (FRX) and X-ray diffraction (XRD). By FRX, it was seen that the clay presented naturally sodium and with little accessory materials. The XRD showed that Cloisite Na has a characteristic of a montmorillonite clay containing Na+. The membranes were characterized by contact angle (flat membrane), scanning electron microscopy (SEM) and flow measurements. By means of the contact angle measurements it was seen that the presence of clay favored an increase the hydrophilicity of the membranes. At the hollow fiber membranes, it was observed by SEM that the presence of clay modified the membrane morphology, changing the uniformity of the “fingers” and the macropores and modifying the dense layer in the center of the porous support. The addition of the acid in the internal liquid modified even more the morphology, decreasing the dense layer at the center of the membrane porous support and also changing the “fingers” and the macropores, having a greater uniformity of the same with respect to the membrane without the presence of DMF in the internal liquid. From the flow measurements it was possible to observe that the membrane containing 5% CLNa with the presence of the solvent in the internal liquid obtained a greater flow over time, this occurred due to the presented more uniform morphology of the membrane.

Resumo em Português:

RESUMO O processo de recobrimento por pulverização catódica é uma técnica amplamente utilizada para produção de revestimentos metálicos e cerâmicos, devido a versatilidade no controle das propriedades com pequenas mudanças nos parâmetros de processo, como densidade de potência aplica ao cátodo magnetron e atmosfera de trabalho. Sendo assim, as propriedades mecânicas dos filmes que estão altamente relacionadas à estrutura cristalina e composição química podem ser controladas, tornando o processo viável para aplicações nas mais diversas áreas. Utilizando-se um alvo de aço inoxidável AISI 316 foram depositados filmes com quatro valores diferentes de densidade de potência aplicada ao cátodo e com três porcentagens diferentes de N2 na atmosfera de deposição. O objetivo é determinar a influência destes parâmetros na estabilização das fases alfa e gama com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC) e cúbica de face centrada (CFC), respectivamente. Os filmes obtidos foram caracterizados por difração de raios X, medida da espessura por microscopia confocal, dureza e módulo de Young por indentação instrumentada. Os resultados mostram que as variações da densidade de potência aplicada ao cátodo resultam em filmes com estrutura CCC com dureza e módulo de Young de 10,0 GPa e 210 GPa, respectivamente. Alterando-se a porcentagem de N2 na atmosfera de deposição obteve-se filmes formados pela mistura das fases alfa e gama, com dureza e módulo de Young de 7,5 GPa e 166 GPa, respectivamente.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The coating process using magnetron sputtering technique is widely used to create metal and ceramic coatings, due to the versatility on the control of the properties just adjusting few variables of process. Therefore, the properties of metallic coatings, which are connected with the crystalline structure and chemical composition, can be controlled, so the process could be used in a lot of areas of interest. Thin films were deposited using a stainless steel AISI 316 target in four different power densities applied to the cathode and in three different N2 percentages in the work atmosphere. The objective is to understand the influence of these parameters on phase stabilizing of alpha and gamma that have body centered cubic (BCC) and face centered cubic (FCC), respectively. The deposited thin film was characterized by X-ray diffraction, thickness, hardness and Young’s modulus. The results shown that changing the density power applied to the target result in thin films with CCC structure, hardness and Young’s modulus of 10,0 GPa and 210 GPa, respectively. Changing the percentage of N2 on the work atmosphere the thin films grow with alpha and gamma phase with hardness and Young’s modulus of 7,5 GPa and 166 GPa, respectively.

Resumo em Português:

RESUMO O Fosfato Tricálcico-β (TCP-β) é um material sintético que apresenta composição química similar à do tecido ósseo, sendo, por essa razão, frequentemente empregado como biomaterial. Nesta pesquisa, TCP-β foi sintetizado por reação via estado sólido e caracterizado por Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho (IV), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Raios X por Dispersão de Energia (EDX). A área superficial e a distribuição do tamanho de partículas foram determinadas pelo método BET (Brunauer-Emmet-Teller). Também se realizou teste de citotoxicidade segundo as normas ISO 10993-5 e ISO 10993-12. As técnicas de DRX e IV permitiram confirmar a formação da fase fosfato tricálcico-β, mediante seus padrões de difração e dos grupos funcionais característicos, respectivamente. Através do BET, constatou-se o caráter nanométrico das partículas sintetizadas. O MEV permitiu comparar a evolução da morfologia microestrutural, antes e após o tratamento térmico. Com os resultados de EDX, calculou-se a razão molar entre cálcio e fósforo, parâmetro usualmente empregado para identificação das diferentes fases de apatitas. No ensaio de citotoxicidade, as amostras não apresentaram alterações celulares (morfologia) e nem inibição do crescimento celular, indicando que, nas condições in vitro, o material não é tóxico. Todas essas caracterizações sugerem que o fosfato tricálcico-β obtido pode ser potencialmente utilizado para aplicações biomédicas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The β-tricalcium phosphate (β-TCP) is a synthetic material that present similar chemical composition to bone tissue and is frequently used as biomaterial. In this research, β-TCP was synthesized by solid state reaction and characterized by X-ray Diffraction (XRD), Infrared (IR) Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX). The surface area and particle size distribution were determined by BET method (Brunauer-Emmet-Teller). A cytotoxicity test was performed according to ISO 10993-5 and ISO 10993-12. Diffraction patterns (XRD) and characteristic functional groups (IR) of material allowed to confirm the formation of the β-TCP phase. BET leaded to verification of the nanometric character of the synthesized particles. SEM allowed to compare the evolution of the microstructural morphology before and after heat treatment. Molar ratio of calcium phosphate nanoparticles, usually used to identify the different phases of apatites, was calculated by EDX. In the cytotoxicity assay, the samples showed no cellular morphological

Resumo em Português:

RESUMO As biocerâmicas bifásicas hidroxiapatita/fosfato tricálcico-beta (HA/TCP-β) microporosas são pesquisadas e se destacam em aplicações biomédicas como substitutos dos tecidos ósseos. Estes biomateriais são biocompatíveis e apresentam microestruturas microporosas interconectadas, que permitem sua utilização no reparo do tecido ósseo. Devido às suas características microestruturais, estes biomateriais vem sendo também avaliados para liberação controlada de fármacos. O presente trabalho teve como objetivo a incorporação do fármaco carboplatina no biomaterial granulado bifásico microporoso 60%HA/40%TCP-β pelo método de alto vácuo e caracterização do biomaterial carregado, nas concentrações de 1, 5, 10 e 20 mg/g de carboplatina no biomaterial. Os resultados apresentados envolvem a caracterização morfológica, microestrutural, cristalográfica e química do biomaterial granulado bifásico microporoso. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou em suas micrografias a presença dos precipitados de carboplatina na microestrutura microporosa do biomaterial. O resultado da difratometria de raios X (DRX) permitiu a identificação dos picos representativos da fase cristalina da HA, TCP-β e da carboplatina depois do carregamento. A análise por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) evidenciou os modos vibracionais relativos aos fosfatos de cálcio, OH-e PO43-e também Pt-N e NH3 da molécula da carboplatina. Os resultados obtidos demonstraram que a microporosidade da biocerâmica e o método de alto vácuo possibilitaram o carregamento da carboplatina na microestrutura do biomaterial granulado.

Resumo em Inglês:

ASBTRACT The hydroxyapatite/beta-tricalcium phosphate (HA/β-TCP) bioceramics, has been reported to be attractive for biomedical applications, used as bone tissue substitute materials. These biomaterials exhibited excellent biocompatibility and interconnected microporous microstructure that provides suitable environments for a controlled drug delivery system in bone treatments. The characterization study of the biphasic granular material 60% HA/40% β-TCP, was performed before and after loading the carboplatin using a high vacuum method. The drug was loaded at concentrations of 1 mg/g, 5 mg/g, 10 mg/g and 20 mg/g in a biphasic granular biomaterial. The morphological, microstructural, crystallographic and chemical characterization of the granulated biomaterial was investigated. SEM analysis showed structures identified as drugs precipitates on the structure of the biomaterial. The drug has been identified using X-ray technique, also. FTIR analysis indicated OH-and PO43-from calcium phosphates and Pt-N and NH3 vibrational bands from carboplatin molecules. The results showed that the high vacuum method was efficient for the incorporation of carboplatin in micropore structure of the granular biomaterial.