Resumo em Espanhol:

RESUMEN Las hidrotalcitas pueden ser usadas para diferentes aplicaciones debido a sus propiedades químicas y por dar origen a sólidos con elevada área superficial específica, buena estabilidad térmica, alta dispersión y carácter básico. Estas características han conducido a que estos materiales hayan recibido mucha atención y aplicación en áreas como la remoción de contaminantes y en la síntesis de catalizadores. En este estudio se evaluó el efecto de la sustitución de zinc por níquel en hidrotalcitas a base de zinc-aluminio, las cuales han mostrado actividad para la depolimerización catalítica de poli (tereftalato de etileno). La estructura del tipo hidrotalcita fue observada en todos los materiales, notándose que el aumento de zinc conduce a mayores valores del parámetro a de las celdas ortorrómbicas de las hidrotalcitas. La disminución del parámetro c condujo a una mayor interacción CO32-‧ ‧ ‧ OH en la región interlaminar. Los sólidos con mayor contenido de zinc colapsaron a menores temperaturas, efecto contrario al inducido por el níquel. Los sólidos calcinados contienen las fases ZnO, NiO y g-Al2O3, cuya presencia depende de los metales presentes. Los resultados sugieren la presencia de partículas grandes y con alta cristalinidad de la fase ZnO, mientras que los picos definidos y anchos de NiO sugieren la existencia de partículas pequeñas de esta especie, cuya cristalinidad está afectada por la presencia de cationes Zn2+ y Al3+ en la red cristalina cubica del NiO. Los materiales conteniendo dos metales presentaron isotermas características de materiales predominantemente macroporosos, En relación a los materiales con tres metales, las estructuras son mesoporosas y con alta área superficial específica, observándose que el sólido Zn0,44Ni0,22Al0,33 contiene poros en forma de hendidura, mientras que los sólidos Zn0,33Ni0,33Al0,33 y Ni0,44Zn0,22Al0,33 presentaron isotermas propias de materiales con poros estrechos en forma de capilares.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Hydrotalcites can be used for different applications due to their chemical properties and to give rise to solids with high specific surface area, good thermal stability, high dispersion and basic character. These characteristics have led to the fact that these materials have received much attention and application in areas such as the removal of contaminants and the synthesis of catalysts. This study evaluated the effect of zinc substitution by nickel on zinc-aluminum hydrotalcites, which have shown activity for the catalytic depolymerization of poly(ethylene terephthalate). The hydrotalcite type structure was observed in all materials, noting that the increase of zinc leads to higher values of a parameter of the orthorhombic cells of the hydrotalcites. The decrease of the c parameter led to a greater interaction CO32-‧ ‧ ‧ OH in the interlaminar space. Solids with higher zinc content collapsed at lower temperatures, contrary to that induced by nickel. The calcined solids contain the ZnO, NiO y g-Al2O3 phases, whose presence depends on the metals present. The results suggest the presence of large particles with high crystallinity of the ZnO phase, whereas the broad peaks of NiO suggest the existence of small particles of this phase, whose crystallinity is affected by the presence of Zn2+ and Al3+ in the cubic lattice of NiO. Materials containing two metals presented isotherms characteristic of predominantly macroporous solids. In relation to the materials with three metals, the structures are mesoporous and with high specific surface area, observing that the solid Zn0,44Ni0,22Al0,33 contains slit-shaped pores, while the solids Zn0,33Ni0,33Al0,33 and Ni0,44Zn0,22Al0,33 presented typical isotherms of materials with narrow pores in the form of capillaries.

Resumo em Português:

RESUMO Diversos tipos de revestimentos duros com materiais especiais depositados por soldagem têm sido utilizados como um método de combate ao desgaste abrasivo para aumentar a vida útil de equipamentos e reduzir custos com paradas para manutenção não programada. Este trabalho avaliou a incidência de trincas, as características microestruturais e o comportamento mecânico de revestimento duro das ligas FeCrC e FeCrC+Nb, depositados sobre chapas de aço AISI 1020 pelo processo de soldagem arame tubular auto protegido. Para cada liga estudada foram depositados quatro revestimentos, sendo dois de uma camada e dois de duas camadas, em dois níveis de temperatura de pré-aquecimento, à temperatura ambiente e à 250 °C. Pelo ensaio de líquido penetrante, observou-se uma menor incidência de trincas para a liga FeCrC+Nb. Os resultados indicaram ainda uma microestrutura do revestimento da liga FeCrC constituída de grandes carbonetos primários do tipo M7C3 com morfologia hexagonal e em forma de agulhas, imersos em uma matriz eutética de austenita mais carbonetos. Já nos revestimentos da liga FeCrC + Nb, a microestrutura se apresentou alterada conforme o número de camadas depositadas. Para o revestimento de uma camada, a microestrutura foi caracterizada pela maior presença de carbonetos primários de nióbio (NbC) e um reduzido número de carbonetos primários do tipo M7C3, sendo ambos circundados pelo eutético de austenita mais carbonetos. Quanto aos revestimentos de duas camadas com a liga FeCrC+Nb, a microestrutura foi constituída por carbonetos NbC e por grandes e frequentes carbonetos primários M7C3, em sua maioria no formato de agulha e alguns com morfologia hexagonal, envolvidos por uma mistura eutética de finos carbonetos M7C3 e austenita. O depósito da liga FeCrC apresentou média de microdureza superior ao da liga FeCrC+Nb por conta da predominância e morfologia de carbonetos primários M7C3 evidenciados e do refinamento promovido pelo Nb.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Several sorts of hardfacings has been used as a method of combating wear to increase equipment life cycle, reduce costs with maintenance stops, parts recovery and replacement. This work evaluates the incidence of cracking, microstructural characteristics and the mechanical behavior of FeCrC and FeCrC + Nb hardfacing alloys, deposited by self-shielded flux-cored arc welding (FCAW-S) process on SAE 1020 steel sheets. Single layer and double layer coatings were produced for both alloys in two interpass temperatures conditions, at room temperature and preheat of 250º. By liquid penetrant inspection, a lower incidence of cracks was observed to FeCrC + Nb alloy. The microstructures of all FeCrC alloy coatings presented large primary M7C3 carbides in a hexagonal and needle-shaped morphology on a matrix of a eutectic mixture of austenite and carbides. For FeCrC+Nb alloy single layer coatings, a microstructure with large niobium carbides (NbC) and few primary M7C3 carbides, both being surrounded by eutectic of austenite and carbides. However, for FeCrC+Nb alloy double layer coatings, microstructures indicate NbC carbides along with large and frequent M7C3 carbides, most of them in a needle-shape morphology and a few in a hexagonal shape, being surrounded by a eutectic mixture of austenite and thin M7C3 carbides. Microhardness was superior for FeCrC alloy, due to the predominance and morphology of the primary M7C3 carbides shown and the refinement promoted by Nb.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT One of the main problems affecting the quality of steel products is the existence of contaminants in alloy steel, being phosphorus (P) a major contamination element interfering with the steelmaking process. The increased P concentration levels can severely affect physical integrity of steel bonds, thus threatening the quality of the final product. The dephosphorization process of Ferromanganese consists by carbothermic reaction that involves the control of the manganese volatilization and reduction of manganese oxide in injection of oxygen. Therefore, we propose to forecast model for dephosphorization process of Ferromanganese steels in a steelmaker industry, that allows estimating the phosphorus concentration levels at the final refining process. We chose the artificial neural network models because it is computational models inspired in the human nervous system and an architecture of neural network with the Levenberg-Marquadt algorithm and Kolmogorov theorem for improving the estimation technique. The developed model presented excellent performance with a percentage error of 0.09%. Based on this created estimation model it is possible to estimate the impact of certain P concentration levels in FeMnMC beforehand, with a considerable amount of reliability.

Resumo em Português:

RESUMO As ligas de alumínio são amplamente aplicadas no setor de transporte devido ao seu baixo peso específico. Cada classe de liga de alumínio apresenta um conjunto de propriedades que são favoráveis a uma determinada função a qual a peça irá exercer no produto, assim diferentes ligas podem estar presentes em um mesmo veículo. Entretanto, faz-se necessário conhecer as mudanças nas propriedades mecânicas que ocorrem com o processo de união dessas ligas de alumínio. Este estudo teve por objetivo a avaliação das propriedades mecânicas e morfológicas das ligas 5383 H34, 5754 H34e 6005 T6 soldadas de forma similar e dissimilar pelo processo MIG. Seis combinações destas ligas foram caracterizadas por ensaios mecânicos de tração, dobramento e microdureza Vickers, além de análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica (MO). Dentre os resultados obtidos verificou-se uma diminuição na resistência à tração para todas as ligas soldadas. Além disso, a microdureza foi afetada na linha de fusão, no cordão de solda e na ZTA (zona termicamente afetada). As principais causas da redução da resistência mecânica das ligas soldadas foram o crescimento de grão e a dissolução de precipitados. Os dados obtidos neste estudo contribuem de forma muito positiva para o desenvolvimento e dimensionamento de novos projetos e tecnologias envolvendo ligas de alumínio.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Aluminum alloys are not covered by their specific weight. Each class of aluminum alloy presents a set of properties that are favorable to a given function in the same product, just as the alloys may be present in the same vehicle. However, it is necessary to know the changes in the mechanical properties that occur with the union process of these aluminum alloys. The objective of this study was to evaluate the mechanical and morphological properties of alloys 5383 H34, 5754 H34 and 6005 T6 similarly welded and dissimilar by the MIG process. Six combinations of these alloys were characterized by mechanical tensile, folding and Vickers micro-hardness tests, as well as scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy (OM). Among the results obtained, a decrease in tensile strength was observed for all welded alloys. In addition, the microhardness was affected in the melt line, in the weld bead and in the HAZ (heat affected zone). The main causes of the reduction of the mechanical resistance of the welded alloys were the grain growth and the precipitate dissolution. The data obtained in this study contribute in a very positive way to the development and dimensioning of new projects and technologies involving aluminum alloys.

Resumo em Português:

RESUMO O aço AISI 316L é muito aplicado como biomaterial de baixo custo em próteses e equipamentos cirúrgicos, dentre outras aplicações. Estas aplicações se devem à sua boa resistência à corrosão em presença de meios contendo fluidos corporais. Muito embora o aço apresente as características mencionadas, estas poderão ser comprometidas com a formação de martensita alfa linha (fase magnética) induzida por deformação a frio. Neste caso, o presente trabalho, teve como objetivo investigar os efeitos de laminação a frio no surgimento de fase martensítica. Para tanto foram realizadas três diferentes deformações. A chapa como recebida e as amostras deformadas foram submetidas a ensaios de ferritoscopia, microdureza Vickers e análise microestrutural por microscopia eletrônica de varredura, MEV. Foi observado que nas amostras deformadas a frio houve o surgimento de fase magnética (provavelmente martensita alfa linha) e aumento da microdureza, devido ao encruamento e à presença de fases induzidas por deformação.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT AISI 316L steel is widely used as a low cost biomaterial in prostheses and surgical equipment, among other applications. These applications are due to their good corrosion resistance in the presence of environment containing body fluids. Although this steel has the mentioned characteristics, it may be compromised with the formation of alpha prime martensite (magnetic phase) induced by plastic deformation. In this case, the present work aimed to investigate the cold rolling effects on the martensitic phase formation. For that, three different deformations were performed. The plate as received and the deformed samples were subjected to ferritoscopy, Vickers microhardness and microstructural analysis by scanning electron microscopy, SEM. It was observed that in cold deformed samples there was the magnetic phase appearance (probably alpha prime martensite) and microhardness increase, due to the hardening and the deformation induced phases presence.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The trend in welding of dissimilar aluminum alloys oriented to new application techniques to increase the functionality and perform the welding procedure without any problem in the welded joints. The pin profile and process parameters determined for the friction stir welding greatly affect the weldability and strength of the welded joints. In addition, it is also considered that the pin offset is also an effective factor on the strength and microstructure of welded joints. In the present study, aluminum alloys AA 6013–T6 and AA 7075–T651 were welded with the FSW process applying pin offset technique. The changes in the mechanical and microstructural properties were investigated. The onion ring structure was observed in all of microstructure of weld stir zone. Except the welded joint fabricated with the tool rotational speed of 400 rpm for both without pin offset and with offset to retreating side, all the welded joints were fractured at the base metal region and heat affected zone in AA 6013 alloy. The welded joints fabricated with the tool rotational speed of 400 rpm consisted of small and large cavity-type defects. Although defects were found to occur in the welded joints, none of the welded joints were fractured at the SZ during the tensile and bending tests. The ultimate tensile strength and elongation at rupture of the dissimilar FS welded joints were ranged between 164 MPa and 179 MPa, 6.5 and 7.6%, respectively. These defects were found to affect the ductility feature of the welded joints. The pin offset direction was found to affect the volume of parent materials in the stir zone. Hence, the material volume in the onion rings changes and, the hardness distribution is also affected by the changes in the material volume.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN Las aleaciones Ti-β se han vuelto altamente demandadas en la industria, por sus buenas características físicas y químicas. En el presente trabajo, se sintetizó una aleación Ti-13Ta-3Sn (%at) por aleado mecánico con tiempos entre 2 y 100h. Las aleaciones se caracterizaron por difracción de rayos X (DRX) y los patrones se analizaron por el método Rietveld con el software MAUD. Se caracterizaron los cambios microestructurales y la evolución de las fases Ti-α y Ti-β. Se identificó la presencia una nueva fase metaestable fcc y la síntesis de una aleación con un 79,80% en peso de fase Ti-β, ambas con tamaño de cristalita nanométrico.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The Ti-β alloys have become highly demanded in industry, due to their good physical and chemical characteristics. In the present work, a Ti-13Ta-3Sn (%at) alloy was synthesized using mechanical alloying (MA) between the times of 2 and 100h. The alloys were characterized by X-ray diffraction (XRD) and analyzed by the Rietveld method with the MAUD software. The microstructural changes and the evolution of the Ti-α and Ti-β phases were characterized. Identifying the presence of a new metastable fcc phase and the synthesis of an alloy with 79.80%wt of Ti-β phase, both alloys with nanometric crystallite size.

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RESUMO O alumínio e suas ligas são amplamente utilizados na indústria aeronáutica devido à sua alta leveza e ductilidade, podendo adicionar outros elementos, alterando suas características. A fadiga é a principal causa de falha de materiais metálicos devido às tensões dinâmicas e oscilantes dos materiais acabados. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito do Shot Peening com porcentagens de cobertura 1 jateamento, 3 jateamentos e 10 jateamento na vida à fadiga da liga de alumínio AA 7475-T351. Shot Peening é um tratamento de superfície fria usado para aumentar a vida em fadiga da liga, induzindo tensões residuais de compressão na superfície da peça. No processo de Shot Peening, foram utilizadas grades esféricas de aço do tipo S230, nas quais as amostras foram submetidas à cobertura de 1 jateamento, 3 jateamentos e 10 jateamentos em dois níveis de estresse (42 Ksi e 50 Ksi). Os resultados apresentados nos testes de fadiga e na varredura eletrônica (MEV) mostraram o aumento nas propriedades mecânicas de todas as amostras, e as expostas a 1 jateamento e 3 jateamentos apresentaram melhores resultados.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Aluminum and its alloys are widely used in the aeronautics industry due to its high lightness and ductility, and it can add other elements, thus changing its characteristics. Fatigue is the major cause of failure of metal materials due to the dynamic and oscillating stresses of the finished materials. The objective of this work is to evaluate the effect of Shot Peening with coverage percentages 1blasting, 3 blasting and 10 blasting in fatigue life of aluminum alloy AA 7475-T351. Shot Peening is a cold surface treatment used to increase fatigue life of the alloy by inducing residual stresses of compression on the surface of the part. In the Shot Peening process, spherical steel grids of type S230 were used, in which the specimens were subjected to 1blasting, 3 blasting and 10 blasting coverage in two stress levels (42 Ksi and 50 Ksi). The results presented in the fatigue tests and electron scanning (SEM) showed the increase in the mechanical properties of all the samples, and those exposed to 1 blasting and 3 blasting presented better results.

Resumo em Português:

RESUMO O presente artigo avalia o desenvolvimento da resistência à tração por compressão diametral ou tração indireta (qt) e da compressão simples (qu) de dois solos cimentados artificialmente sob cura de 28 dias. Para isso, dois solos siltosos (amarelo e rosa) característicos da Formação Guabirotuba de Curitiba/BR foram estabilizados com cimento de alta resistência inicial (ARI) com porcentagens de 3, 5, 7 e 9% em referência à massa seca dos solos. Corpos de prova de 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura (de volume=196,35 cm3) foram moldados com diferentes teores de cimento (C), diferentes pesos específicos secos aparentes (γd) e com uma umidade de moldagem (ω) constante em 23% e depois submetidos à ensaios de compressão simples e de tração indireta. Foi usada a relação vazios/cimento representado pela relação porosidade/teor volumétrico de cimento (η/Civ) para avaliar o desenvolvimento de qu e qt além de variáveis como C, porosidade (η) e γd. Os resultados demonstram um crescimento da resistência com o aumento do teor de cimento e com a diminuição dos vazios (isto é, maior peso específico seco e menor η). Uma equação de dosagem para qu e qt dos solos estudados e misturados com cimento foi desenvolvida com o uso da relação η/Civ ajustada a um expoente 0,44 para fazer compatível a variação entre η/Civ-qu qt. As equações de dosagem obtiveram coeficientes de determinação acima de 94%. Finalmente, se encontrou uma relação empírica de tração/compressão constante de 0,16 e de 0,14 para o solo amarelo e rosa, respectivamente.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This paper evaluates the development of splitting tensile strength (qt) and unconfined compressive strength (qu) of two soils artificially cemented over 28 days. For this, two silty soils (yellow and purple) characteristics of the Guabirotuba Formation of Curitiba/Brazil were stabilized with initial high strength cement with percentages of 3, 5, 7 and 9% in reference to the dry mass of the soils. Specimens with 50 mm diameter and 100 mm high (volume of 196,35 cm3) were molded with the different cement contents (C), different molding dry unit weights (γd), and molding moisture (ω) constant at 23% and subjected to tests of unconfined compression and splitting tensile. The ratio of voids/lime represented by the porosity/volumetric cement content ratio (η/Civ) was used to evaluate the development of qu and qt in addition to variables such as C, η and γd. The results show an increase of the mechanical resistance with the increase of the cement content and with the decrease of the voids (i.e., higher specific dry weight and lower η). A dosing equation for qu and qt of the soils studied and mixed with cement was developed using the η/Civ ratio adjusted to an exponent 0,44 to make η/Civ-qu qt variation rates compatible. The dosage equations obtained coefficients of determination above 94%. Finally, an empirical constant of splitting/compressive ratio of 0,16 and 0,14 for the yellow and purple soil, respectively, was found.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN El procedimiento de Modelación por Deposición de Filamento (MDF) polimérico es una de las variantes de mayor repercusión en el conjunto de tecnologías de construcción aditiva, usualmente llamadas impresión 3D. La irrupción de máquinas de bajo costo y la continua mejora de la calidad y resistencia de los polímeros empleados, exige estimar la vida útil y performance de las piezas impresas. Por ello, este trabajo analiza el desempeño mecánico ante esfuerzos de flexión de polímeros que típicamente se emplean en la construcción aditiva. En particular se evalúa, a través de experimentos diseñados “ad-hoc” el módulo de elasticidad a flexión en probetas de Poli Ácido Láctico (PLA), Nylon y Poli-estireno de Alto Impacto (HIPS), en función de diversos factores de variabilidad, entre los que se cuentan la dirección de trazado en cada capa (ángulo de deposición), la orientación de impresión de la pieza, la presencia de aditivos colorantes en los polímeros y la velocidad de impresión. Se encontró que todos los factores de variabilidad estudiados, modifican significativamente el módulo de elasticidad a la flexión. Analizando la orientación de los filamentos en los tres materiales, se determinó que la técnica MDF produce piezas anisótropas. El mayor valor del módulo de elasticidad se logra cuando la dirección de todos los filamentos coincide con la dirección de los esfuerzos principales. A su vez la coloración de los materiales en crudo tiene influencia significativa como también la dirección en la que se elabora la impresión. También se comprobó que el módulo de elasticidad disminuye al aumentar la velocidad de impresión.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The method of Fused Deposition Modelling (MDF) for polymers processing - usually called 3D printing - is one of the additive construction technologies with greatest impact in recent years. The irruption of low cost machines and the continuous improvement in quality and resistance of employed polymers, demand to estimate the life time and performance of printed parts. Hence, this work analyses the mechanical performance under bending efforts of polymers, typically used in additive construction. In particular, the bending elastic modulus is evaluated - through experiments designed "ad-hoc" - in Poly Lactic Acid (PLA), Nylon, and High Impact Polystyrene (HIPS) probes, as a function of tracing direction, orientation of printed parts, presence of dye additives in polymers, and printing speed. We found that all the studied variability factors significantly modify the bending elastic modulus. Analysis of filaments orientation in the three materials reveals that the MDF technique produces anisotropic pieces. The highest elastic modulus is achieved when all filament directions match the direction of main stresses. Besides, the dye additives have significant influence as well as the orientation of the printed parts. Besides, we verified that the elastic modulus decreases with increasing printing speed.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Mechanical components and structures wear out as a result of friction between surfaces in relative motion. Residual stresses play an important role for the tribological performance of components since compressive residual stresses yield positive effects on wear resistance. However, the real effect of residual stresses on the tribological performance of surfaces is not entirely clear. The objective of this work is to evaluate the residual stress behavior during a pin-on-disk wear test of quenched and tempered AISI 4340 disk specimens against a counter-body of steel AISI E 52100. Tests were performed in shot peened and non-shot peened specimens in six steps and residual stresses were evaluated after each one by X-ray diffraction technique using sin2y method. The results shown that wear rate of the shot peened specimens was approximately fifty percent lower. Shot peening induced compressive residual stresses contributed to this effect even though they were modified during the pin-on-disk test.

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RESUMO Neste trabalho, filmes finos de carbono tipo diamante DLC (Diamond-like carbon) foram depositados em substratos de aço ferramenta AISI D6 por meio da técnica de deposição a plasma com gaiola catódica de grafite, com o objetivo de avaliar a influência dos parâmetros de tratamento, tais como a duração do tratamento e a polarização das amostras. As amostras tratadas foram avaliadas em termos de morfologia e estrutura por Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia Raman e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados dos difratogramas indicaram a presença das estruturas de ferrita, grafite e diamante para as amostras tratadas com alumina e a formação de grafite com estrutura hexagonal para amostras tratadas sem alumina. Os espectros Raman identificaram a banda D e G característicos de materiais grafíticos e os melhores resultados foram obtidos para as amostras que não utilizaram alumina. As micrografias dos filmes utilizando alumina indicaram estruturas na forma de minúsculas partículas, com contornos mais claros e definidos. Já para as amostras sem alumina, os filmes DLC apresentaram um aspecto mais uniforme e de coalescência dos grãos. As camadas das amostras tratadas com alumina apresentaram as maiores espessuras de camadas, principalmente para a amostra tratada durante 6 horas. Em relação aos tratamentos sem alumina, as amostras tratadas por 5 e 6 horas apresentaram em média a maior espessura de camada. Assim, foi possível afirmar que a alumina e, também, o tempo de tratamento influenciam de forma significativa nas características de microestrutura e espessura final do filme.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this work, thin films of diamond-like carbon DLC (Diamond-like carbon) were deposited on substrates of AISI D6 tool steel by means of the plasma deposition technique with cathodic cage of graphite, with the objective of evaluating the influence of the treatment parameters, such as the duration of the treatment and the polarization of the samples. The treated samples were evaluated in terms of morphology and structure by X-ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM). The results of the diffractograms indicated the presence of the ferrite, graphite and diamond structures for the samples treated with alumina and the formation of graphite with hexagonal structure for treated samples without alumina. The Raman spectra identified the D and G bands characteristic of graphite materials and the best results were obtained for samples that did not use alumina. Micrographs of the films using alumina indicated structures in the form of tiny particles, with clearer and defined contours. As for the non-alumina samples, the DLC films presented a more uniform appearance and coalescence of the grains. The layers of the alumina treated samples had the highest layer thicknesses, especially for the treated sample for 6 hours. Regarding the treatments without alumina, the samples treated for 5 and 6 hours presented on average the highest layer thickness. Thus, it was possible to affirm that the alumina and, also, the time of treatment influence in a significant way the characteristics of microstructure and final thickness of the film.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The neutralization of catalysts with hydrochloric acid is an important step in a biodiesel process which generates steel corrosion due to the decrease in pH, and the addition of chlorides in the medium. Other factor responsible for corrosion and consequently failures is the poor miscibility between biodiesel and acid water generating a heterogeneous coverage of the surface of the pipelines and equipment by biodiesel and acid water, presence of galvanic cells and localized corrosion. In this paper, corrosion failures of AISI 316L and 904L austenitic stainless steels (SS), and of SAF 2205, 2507 duplex SS in a biodiesel plant were identified and studied. The low pH, presence of chlorides, high thermal input in welding, temperature gradient and mainly proximity to the acid injection site play the major roles in corrosion which generate the studied failures. Corrosion failures occurred in pipes transporting biodiesel and acid water, in a spool of acid water injection, in a static biodiesel mixer with acidic water, in a cylindrical decanter vessel, and in heat exchangers.

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RESUMO O conhecimento amplo do comportamento termomecânico das ligas com memória de forma (LMF) faz-se necessário para obtenção de ligas com elevada histerese térmica, o que torna possível eliminar a necessidade de meios criogênicos em muitas aplicações. Desta forma, os modelos matemáticos surgem como uma alternativa eficaz para descrição deste comportamento termomecânico. No presente trabalho foi desenvolvido um modelo matemático capaz de mensurar a deformação residual para uma liga Cu-Al-Be-Nb em função das variáveis: deformação, temperatura e taxa de deformação. Observa-se que os resultados obtidos por meio do modelo apresentam boa concordância quando comparado com os dados experimentais. Além disso, verificou-se que o modelo é capaz de prever as condições necessárias para se obter a máxima deformação residual.

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ABSTRACT The wide knowledge of the thermomechanical behavior of shape memory alloys (SMAs) is necessary to obtain alloys with high thermal hysteresis, which makes it possible to eliminate the need for cryogenic means in many applications. In this way, the mathematical models appear as an effective alternative to describe this thermomechanical behavior. In the present work, a mathematical model was developed able to measure the residual strain for a Cu-Al-Be-Nb alloy as a function of the variables: strain, temperature and strain rate. It is observed that the results obtained through the model are presented with good agreement when compared with the experimental data. Furthermore, it was found that the model is capable of predicting the conditions necessary to obtain the maximum residual strain.

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ABSTRACT This work examined the pitting corrosion resistance of two types of duplex stainless steels: UNS S31803, with molybdenum, and UNS S32304, without molybdenum. Cyclic potentiodynamic polarization and critical pitting temperature (CPT) tests were performed in 3.5 wt% NaCl solution. Scanning electron microscopy (SEM) was used for analysis of the pits on the surface of samples. The two steels studied presented susceptible to pitting corrosion in 3.5 wt% NaCl solution. UNS S31803 steel showed a higher corrosion potential (Ecorr), pitting potential (Epit), and polarization resistance (Rp) compared to UNS S32304 steel. It was also observed that the UNS S31803 steel showed higher capacity to repassivation and CPT than the UNS S32304 steel.

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ABSTRACT High chromium cast iron (HCCI) is usually employed in equipment that experience high abrasive wear and therefore requires high resistance. Niobium could be added to these alloys to improve their resistance to wear. This study consisted in addressing the influence of 0.5% and 1.0% of niobium on the microstructure of a 26% Cr and 2.8% C HCCI alloy. Standard samples – without niobium – and samples with 0.5% and 1.0% Nb were melted, cut and then machined into adequate dimensions for tests. Two groups of samples – with and without heat treatment – were analyzed through X-ray Diffraction (XRD), optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), Vickers and Rockwell-C hardness. Carbides Volume Fraction (CVF) was quantified in the heat-treated samples. The majority of NbC carbides were observed to be thin and presented a hook shaped morphology. In addition, it was noted a precipitation of Nb-rich layers around the M7C3 carbides, which could act as a higher hardness coating. There was significant reduction in carbide volume fraction, from an initial 33.3% to 28.1% for the 0.5 % Nb alloy, and further reduction to 24.9% for the 1.0% Nb alloy, it was also noted an alteration on the quasi-eutectic microstructure to a hypoeutectic microstructure. The NbC carbides prevented hardness reduction as a result of lowering the CVF in heat-treated alloys; however, the alloys without heat treatment experienced reductions in hardness.

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RESUMO O ferro fundido nodular da classe FE 50007 é amplamente utilizado em aplicações de engenharia, principalmente na indústria automobilística. Contudo, nos últimos anos o ferro fundido nodular da classe FE 50010 está sendo usado cada vez mais em substituição ao ferro fundido nodular da classe FE 50007 por causa de sua maior ductilidade. Esta propriedade confere ao material menor dureza, favorecendo a usinagem e, consequentemente, tendo um menor custo final de produção. Além da dureza, as propriedades mecânicas em tração também apresentam uma pequena diferença entre um material e outro. Contudo, para as aplicações de engenharia com carregamento dinâmico a seleção do material também depende de seu comportamento em fadiga. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi de estudar a vida em fadiga dos dois ferros fundidos nodulares em condições ambientais naturais e após exposição em névoa salina. Antes dos ensaios de fadiga os materiais foram caracterizados por meio de análise química, metalografia, ensaios de dureza e de tração. Os ensaios de fadiga foram realizados por flexão rotativa em condições naturais ambientais e após exposição em névoa salina por 48, 96, 168 e 240 horas. O ferro fundido FE 50007 apresenta maior dureza e resistência mecânica em tração, mas menor ductilidade do que o FE 50010. Estas propriedades estão relacionadas com as fases presentes: o FE 50007 é composto de nódulos de grafita, ferrita e cementita; enquanto o FE 50010 é composto de nódulos de grafita e ferrita. O ferro fundido FE 50010 apresentou maior vida em fadiga para tensões de flexão iguais ou inferiores a 250 MPa em condições ambientais naturais. Após exposição em névoa salina o ferro fundido FE 50010 também apresentou maior resistência em fadiga para tensão de flexão de 250 MPa. Os produtos de corrosão são porosos e frágeis, e compostos basicamente por óxidos e hidróxidos de ferro.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The FE 50007 nodular cast iron is widely used in engineering applications, mainly in the automobile industry. However, in the last years the FE 50007 nodular cast iron is being replaced by the FE 50010 nodular cast iron because of its greater ductility. The ductility leads to a decrease in hardness, favoring the machining and, consequently, having a lower final cost of production. Besides the hardness, tensile mechanical properties also present a small difference between the materials. However, for engineering applications with dynamic loading the selection of the material also depends on its behavior in fatigue. Therefore, the aim of this work was to study the fatigue life of these two nodular cast irons under natural environmental conditions and after salt spray exposition. Before the fatigue tests the materials were characterized by chemical analysis, metallography, hardness and tensile tests. The fatigue tests were performed by rotating bending under natural environmental conditions and after salt spray corrosion for 48, 96, 168 and 240 hours. The FE 50007 cast iron has higher hardness and mechanical strength but less ductility than the FE 50010. These properties are related to the present phases: the FE 50007 is composed of graphite nodules, ferrite and cementite, while the FE 50010 is composed of graphite nodules and ferrite. The FE 50010 cast iron presented higher fatigue life for tensile bending equal or less than 250 MPa under natural environmental conditions. After exposure to salt spray, the FE 50010 cast iron also presented higher fatigue strength for a tensile bending of 250 MPa. The corrosion products are porous and brittle, and basically composed of iron oxides and hydroxides.

Resumo em Português:

RESUMO Este trabalho teve por objetivo analisar os carvões da casca, maravalha e serragem de Eucalyptus pellita, assim como os briquetes produzidos desses materiais, carbonizados em duas temperaturas. Para isso, a casca, maravalha e serragem oriundas do processamento mecânico foram carbonizados sob temperaturas de 400 ºC e 600 ºC. As propriedades físico-químicas dos carvões produzidos foram comparadas com as do lenho carbonizado nas mesmas temperaturas. Em seguida os resíduos carbonizados foram briquetados e analisados através da umidade de equilíbrio, massa específica aparente, taxa de degradação natural e forçada. A carbonização da casca da madeira de Eucalyptus pellita proporcionou aumentos significativos nos rendimentos gravimétricos em carvão. Houve uma relação positiva entre a temperatura de carbonização e a umidade de equilíbrio dos briquetes produzidos com os resíduos carbonizados. Os briquetes produzidos com o carvão da casca carbonizada a 400 ºC apresentaram elevado ritmo de degradação térmica.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This study aimed to analyze the charcoals of bark, shavings and sawdust of Eucalyptus pellita, and the briquettes produced from these materials, carbonized at two temperatures. The bark, shavings and sawdust generated by mechanical processing were charred at temperatures of 400 °C and 600 °C. The physicochemical properties of the charcoals produced were compared with those of the carbonized wood at the same temperatures. Then the charred residues were briquetted and analyzed through equilibrium moisture, apparent specific mass, natural and forced degradation rate. Carbonization of the bark of Eucalyptus pellita wood increased the gravimetric yields in charcoal. There was a positive relationship between the carbonization temperature and the equilibrium moisture of the briquettes produced with the carbonized residues. The briquettes produced with charcoal from the carbonized bark at 400 ºC presented a high rate of thermal degradation.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN Se ha sintetizado y caracterizado un material compuesto de matriz metálica (MMC) base cobre, reforzado con carburo de titanio al 1 % (%w/w) y titanio en fracciones de masa del 10 %, 15 % y 20 %, con el fin de evaluar la porosidad y dureza en el material generada por la presencia del titanio en la matriz metálica. El MMC fue manufacturado por medio del proceso pulvimetalúrgico que comprendió: mezclado mecánico y ultrasónico de polvos de Cu-Ti-TiC en suspensión liquida de 2-propanol, posterior secado y compactación uniaxial en frío a 400 MPa, sometiéndolo a sinterización por descarga luminiscente anormal a 850 °C, empleando una atmósfera de 10 % de nitrógeno y 90 % de argón con un tiempo de sinterizado de 30 minutos. Los MMC fueron caracterizados estructuralmente por difracción de rayos X con el fin de determinar las fases presentes. La caracterización morfológica y composicional fue realizada por microscopia electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía de energías dispersas de rayos (EDS). La porosidad en verde y de los sinterizados fue estimada por medio de SEM, seguida de análisis digital de imágenes. Como resultado se evidencia que los MMC en verde exhibieron una porosidad en el rango de 5,20 % y 7,21 % en las tres fracciones de Ti y en los sinterizados se obtuvieron valores cercanos al 13,6 % con concentraciones del 20% de titanio. El análisis de difracción de rayos X, evidenció la presencia mayoritaria de las fases Cu3Ti y CuTi2 a 850 °C. Las imágenes por SEM y EDS mostraron la distribución de titanio asociada a fenómenos difusivos durante la sinterización. La dureza fue determinada con el empleo de un microdurómetro con una carga de 100 gf, mostrando que el incremento de los contenidos de titanio, ha influenciado en la dureza debido a la presencia de fases intermetálicas, obteniéndose valores de hasta 454 HV.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Copper metal matrix composites reinforced with TiC 1 % (%w/w) and titanium mass with fractions of 10 %, 15 % and 20 % were synthesized and characterized in order to evaluate the porosity in the material generated by the presence of titanium and material hardness. The MMC’s were manufactured by powder metallurgical route that included: mechanical and ultrasonic mixing of Cu-Ti-TiC in liquid suspension of 2-propanol, following by drying with subsequent uniaxial cold compaction at 400 MPa. Sintering by abnormal glow discharge at 850 °C in 10 % nitrogen and 90 % argon atmosphere; sintering time of 30 minutes and later cooling. Sintered samples were characterized by X-ray diffraction to determine the material phases. The morphological and compositional characterization were performed by scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy dispersive spectrometer (EDS). Porosity in green and sintered conditions were estimated by digital image analysis. As a result, in the green samples were evidenced a porosity in the range between 5,2% and 7,21% with the three fractions of Ti. The sintered samples value close to 13,6% were obtained with concentrations of 20% of Ti. The X-ray diffraction analysis showed the majority presence of the Cu3Ti and CuTi2 phases at 850 °C. The results by SEM and EDS exhibited the distribution of titanium associated with diffusive phenomena during sintering process. The hardness data were determined with the use of Vickers microdurometer with a load of 100 gf, showing that the presence of higher titanium content had influenced the hardness due to the formation of intermetallic phases, increasing its values up to 454 HV.

Resumo em Português:

RESUMO Os componentes de equipamentos estão muitas vezes sujeitos a esforços cíclicos, os quais são capazes de provocar falhas, mesmo apenas quando deformações elásticas estão envolvidas. Os processos de fabricação são capazes de afetar a rugosidade e induzir tensões residuais de diferentes intensidades e profundidades, podendo influenciar o desempenho e a vida em serviço de peças manufaturadas. Neste trabalho, foi avaliada a influência dos parâmetros de torneamento (velocidade de corte, avanço e profundidade de usinagem) sobre a rugosidade, tensões residuais e vida em fadiga do aço ABNT 4140 temperado e revenido (40 HRC). A maior influência sobre a rugosidade foi devido à variação do avanço, que gerou maiores rugosidades para valores mais altos de avanço. Observou-se também que os parâmetros de usinagem foram capazes de alterar o perfil das tensões residuais, induzindo tensões de tração e de maior intensidade à medida que a velocidade de corte foi elevada e de tração em profundidades maiores para a combinação de avanço mais elevado e profundidade de usinagem mais baixa. A vida em fadiga do material foi avaliada por meio do teste por flexão rotativa, o qual acusou influência combinada do avanço com a profundidade de usinagem. Para menores avanços, o aumento da profundidade prolongou a vida em fadiga, já para avanços mais elevados o comportamento foi oposto. A vida em fadiga mais longa foi observada após o torneamento sob velocidade de corte e profundidade de usinagem elevadas e aliadas ao menor avanço.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Machine components are usually subjected to cyclic loads, which may lead to failure, even when the component is subjected to elastic deformations only. Manufacturing processes are capable of affecting roughness and inducing residual stresses of distinct levels and depths, being able to affect the component performance and lifespan. This work investigates the influence of turning parameters (cutting speed, feed and depth of cut) on surface roughness, residual stress and fatigue life of hardened AISI 4140 steel (40 HRC). Feed is the most influential parameter affecting surface roughness. It was noticed that the cutting parameters did affect the residual stress profile, i.e., tensile residual stresses of higher intensity were induced when higher cutting speeds were employed and reaching deeper layers when higher feed and lower depth of cut values were used. The fatigue life was evaluated under rotating bending tests, which indicated a combined influence of feed and depth of cut. At lower feeds, the increase of depth of cut resulted in longer lives, however, an opposite behavior was noted at higher feeds. Longer fatigue lives were observed after turning at higher cutting speeds and depths of cut combined with lower feeds.

Resumo em Português:

RESUMO O presente trabalho tem como objetivo contribuir para o desenvolvimento da tecnologia semissólida ao analisar as ligas Al2Si2.5Cu e Al4Si2.5Cu produzidas via deformação plástica severa pelo método ECAP (extrusão em canal angular) a fim de compreender o comportamento microestrutural destes materiais. As ligas foram submetidas a tratamentos térmicos de globularização à fração sólida de 60% e tempo de tratamento de 210 s. A caracterização microestrutural ocorreu via microscopia óptica através da análise de tamanho de glóbulo primário, tamanho de grão, fator de forma de circularidade e RQI (rheocast quality index). As ligas semissólidas processadas via ECAP foram comparadas com as técnicas tradicionais de processamento, a saber, agitação eletromagnética e técnica de ultra-refino de grãos, para a liga Al2Si2.5Cu não houve redução de tamanho de glóbulos primários e de grãos, porém para a liga Al4Si2.5Cu houve uma redução total de 53 μm para o tamanho de glóbulos primários e de aproximadamente 50μm para o tamanho de grãos, característica favorável ao processo de tixoconformação.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The present work aims to contribute to the development of semisolid technology by analyzing the Al2Si2.5Cu and Al4Si2.5Cu alloys produced by severe plastic deformation - ECAP method (equal channel angular pressing) in order to understand the microstructural behavior of these materials. The alloys submitted to reheating treatment in condition of 60% solid fraction at treatment times of 210 s. Microstructural characterization by optical microscopy through analysis of primary globule size, grain size, circularity shape factor and rheocast quality index (RQI). The semisolid alloys produced by ECAP were compared with the traditional processing techniques, namely electromagnetic stirring and grain ultra-refining technique, the Al2Si2.5Cu alloy there was no reduction in size of primary globules and grains, but the Al4Si2.5Cu alloy there was a total reduction of 53 μm for the primary globules size and approximately 50 μm for the grains size, favors characteristic the thixoforming process.

Resumo em Português:

RESUMO A resposta ao fogo de elementos estruturais depende das propriedades térmicas, mecânicas e de deformação do concreto. Estas propriedades variam significativamente com a temperatura e dependem da composição e características do concreto. Com isso, o presente trabalho teve como objetivo realizar uma análise do comportamento do concreto submetido a elevadas temperaturas. Para isso, os programas experimentais adotados visaram investigar o comportamento do módulo de elasticidade do concreto, a resistência à compressão residual conforme o tipo de resfriamento, tempo de exposição, o fck do concreto e o teor de adição de fibra de polipropileno, além da análise da perda de massa e da influência na velocidade do pulso ultrassônico. As temperaturas as quais foram submetidas o concreto foram 200 °C, 400 °C, 600 °C e 800 °C. Pode-se concluir que o concreto quando exposto a elevadas temperaturas sofre deterioração significativa, como redução do módulo de elasticidade e da resistência à compressão, spalling do concreto e consequentemente perda de durabilidade. Foi observado que a adição de fibras de polipropileno ajudou a prevenir o spalling em temperaturas até 600 ºC. Além disso, com base em testes estatísticos, os resultados demonstraram que o tipo de resfriamento não influencia na resistência residual, já o tempo de exposição, o tipo de fck e o teor de adição de fibras de polipropileno influenciam significativamente.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The fire response of structural elements depends on the thermal, mechanical and deformation properties of concrete. The properties vary significantly with temperature and depend on the composition and characteristics of the concrete. Thus, the objective of this work was to perform an analysis of the behavior of concrete subjected to high temperatures. For this, the experimental programs adopted were to investigate the behavior of the modulus of elasticity of the concrete, the resistance to the residual compression according to the type of cooling, exposure time, the concrete fck and the addition content of polypropylene fiber, besides of the analysis of mass loss and ultrasonic pulse velocity. The temperatures at which the concrete was subjected were 200 °C, 400 °C, 600 °C and 800 °C. It can be concluded that concrete exposed to high temperatures undergoes significant deterioration such as reduction of modulus of elasticity and compressive strength, spalling of concrete and consequently loss of durability. The addition of polypropylene fibers helped prevent spalling at temperatures up to 600 ºC. Furthermore, based on statistical tests, the results showed that the A type of cooling does not influence the residual resistance, since the exposure time, the type of fck and the addition content of polypropylene fibers influence significantly.

Resumo em Português:

RESUMO Metais sanitários são objetos que, segundo as exigências vigentes do mercado consumidor, devem ser, ao mesmo tempo, resistentes à corrosão e bonitos, com aspecto espelhado brilhante. Estes são geralmente produzidos em latão fundido devido às suas características de fácil processamento e eletrodeposição. No entanto, para reduzir custos de produção, o latão tem sido substituído por ligas de zinco na fabricação destes componentes. O Zamac possui propriedades como baixo ponto de fusão em comparação ao latão, o que permite a obtenção de peças de paredes finas e geometrias complexas. A injeção sob pressão para obtenção de peças de ligas hipoeutéticas de zinco (Zamac 5) permite maior produtividade associada a melhores características dimensionais, com custo cerca de 30% menor do que o do latão. Este estudo apresenta a caracterização macro e microestrutural do Zamac 5 injetado sob pressão, relacionando-as com a resistência à corrosão da liga. Para tanto, foram realizados ensaios de névoa salina e análises por meio de microscopia eletrônica de varredura, ensaios de microdureza e ensaios eletroquímicos de corrosão. O Zamac 5 injetado sob pressão apresentou corrosão não-uniforme em regiões distintas da peça quando submetido à atmosfera agressiva. Os resultados também mostraram que este fato está associado aos defeitos de porosidade oriundos do processo de fabricação da liga. A microdureza da liga foi associada também aos defeitos oriundos do processo de fabricação. Por fim, evidenciou-se que o comportamento eletroquímico da liga é pouco influenciado pela presença dos defeitos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Sanitary metals are objects that, according to the current requirements of the consumer market, must be both corrosion resistant and beautiful, with a shiny mirror appearance. These are usually produced in cast brass because of their easy processing and electrodeposition characteristics. However, to reduce production costs, brass has been replaced by zinc alloys in the manufacture of these components. Zamac has properties such as low melting point compared to brass, which allows the production of thin-walled parts and complex geometries. Pressure injection to obtain zinc hypoeutec alloys (Zamac 5) allows higher productivity associated with better dimensional characteristics, costing about 30% less than brass. This study presents the macro and microstructural characterization of Zamac 5 injected under pressure, relating them to the corrosion resistance of the alloy. For this, saline fog tests and analyzes were performed by scanning electron microscopy, microhardness tests and electrochemical corrosion tests. The Zamac 5 injected under pressure presented non-uniform corrosion in distinct regions of the part when subjected to the aggressive atmosphere. The results also showed that this fact is associated with porosity defects from the alloy manufacturing process. The microhardness of the alloy was also associated with defects from the manufacturing process. Finally, it was evidenced that the electrochemical behavior of the alloy is little influenced by the presence of the defects.

Resumo em Português:

RESUMO A exigência contínua de materiais leves e de alto desempenho para as indústrias aeroespaciais e automotivas, levou ao desenvolvimento de materiais compósitos com matriz metálica, destacando-se entre eles, àqueles de base alumínio. Os quasicristais são materiais metálicos com uma estrutura atômica complexa, a qual resulta uma combinação de propriedades físico-mecânicas similares às de algumas cerâmicas frágeis e compostos intermetálicos, como elevada resistência e dureza, elevado módulo de elasticidade, baixo coeficiente de atrito e boa resistência ao desgaste e à corrosão. Essas propriedades são bastante promissoras para aplicação industrial, mas a fragilidade dos quasicristais restringe sua aplicação como fase de reforço em compósitos, podendo substituir os reforços cerâmicos utilizados tradicionalmente, como SiC e Al2O3. No presente trabalho, compósitos de matriz de alumínio reforçado com 2,5%, 5% e 10% em volume de partículas quasicristalinas, foram produzidas através do método de agitação do banho de metal fundido stir casting. Etapas subsequentes de conformação por laminação foram realizadas em todos os compósitos alumínio/quasicrsital. A liga quasicristalina Al61,7Cu25,5Fe12,3Mn0,5 foi obtida via fusão convencional e posterior tratamento térmico. A moagem da liga quasicristalina, para obtenção de pós, foi realizada em moinho de alta energia. A microestrutura dos quasicristais foi investigada através da Difração de Raios-X e da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A distribuição das partículas quasicristalinas na matriz de alumínio e a influência na dureza dos compósitos foram investigadas por MEV e Microdureza Vickers, respectivamente. Os compósitos apresentaram uma boa distribuição das partículas quasicristalinas na matriz de alumínio, embora ocorrido em algumas regiões a formação de poros e aglomerados. O processo de laminação promoveu um aumento significativo na dureza em relação aos compósitos obtidos diretamente da fundição.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The continuous requirement of lightweight and high performance materials for the aerospace and au-tomotive industries led to the development of composite materials with a metallic matrix, among which aluminum-based composites. The quasicrystals are metallic materials with a complex atomic structure, which results in a combination of physico-mechanical properties similar to those of some fragile ceramics and intermetallic compounds, such as high strength and hardness, high modulus of elasticity, low coefficient of friction and good resistance to wear and corrosion. These properties are very promising for industrial application, but the fragility of the quasicrystals restricts their application as a reinforcement phase in composites, and can replace the traditionally used ceramic reinforcements such as SiC and Al2O3. In the present work, reinforced aluminum matrix composites with 2,5%, 5% and 10% volume of quasicrystalline particles were produced by the stir cast method of stir casting. Subsequent steps of laminating were performed on all aluminum / quasicrystals composites. The quasicrystalline Al61,7Cu25,5Fe12,3Mn0,5 alloy was obtained by conventional melting and subsequent heat treatment. The mill of the quasicrystalline alloy, to obtain powders, was carried out in a high-energy mill. The microstructure of quasicrystals was investigated by X-ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy (SEM). The distribution of the quasicrystalline particles in the aluminum matrix and the influence on the hardness of the composites were investigated by SEM and Vickers Microhardness, respectively. The composites presented a good distribution of the quasicrystalline particles in the aluminum matrix, although in some regions the formation of pores and agglomerates occurred. The rolling process promoted a significant increase in hardness in relation to the composites obtained directly from the casting.

Resumo em Português:

RESUMO Dentre os diversos processos de fabricação destaca-se a usinagem. Dentre suas operações tem-se a de fresamento que, confere características à superfície gerada que influem no desempenho do componente ou peça em trabalho. Uma destas características é a tensão residual induzida pelo processo. Dependendo de seu caráter, trativo ou compressivo, intensidade e profundidade afetada, pode ser benéfica ou deletéria. Neste trabalho foi investigado o efeito dos parâmetros, velocidade de corte, ângulo de posição da fresa e condição do material, aço ABNT 4340, obtida pelos tratamentos térmicos de recozimento e normalização, sobre a tensão residual induzida na superfície. Para isto, foi realizado um planejamento fatorial 2x3x2 com três réplicas. As tensões residuais foram medidas pelo método do furo central. Os resultados obtidos foram organizados e analisados sob os aspectos qualitativo, perfil ao longo da profundidade, e quantitativo. Os resultados indicaram que o aumento da velocidade de corte fez com que a tensão residual induzida na superfície fosse compressiva ou menos trativa. A variação do ângulo de posição exerceu efeito discreto sobre a tensão residual. O material fresado na condição normalizado apresentou tensões residuais compressivas enquanto que na condição recozido, trativas. Para avaliação do aspecto quantitativo foi realizada uma análise de variância para os dados referentes às tensões residuais induzidas na profundidade de 17µm abaixo da superfície. O resultado demonstrou que os dados seguem uma distribuição normal e que os fatores velocidade de corte e tratamento térmico se mostraram significativos ao nível de confiança de 95% tanto isoladamente quanto nas interações de segunda e terceira ordem.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Among the various manufacturing processes, it is worth mentioning the machining. Among its operations is milling, which confers characteristics to the surface generated that influence the performance of the component or workpiece. One of these characteristics is the process-induced residual stress. Depending on its character, trative or compressive, intensity and depth affected, it can be beneficial or deleterious. This work investigated the effect of the parameters, cutting speed, edge angle and material condition, ABNT 4340 steel, obtained by annealing and normalizing heat treatments on residual stress induced on the surface. For this, a 2x3x2 factorial design with three replicates was performed. The residual stresses were measured by the hole drilling method. The results obtained were organized and analyzed on the qualitative aspects, profile along the depth, and quantitative. The results indicated that the increase of cutting speed caused the residual stress induced on the surface to be compressive or less tractive. The variation of the edge angle exerted a discrete effect on the residual stress. The milled material in the normalized condition showed compressive residual stresses, on the other hand in the annealed condition trative one. In order to evaluate the quantitative aspect, a variance analysis was performed for the residual stress induced in the depth of 17µm beneath surface. The results showed that the data follow a normal distribution and that the cutting speed and heat treatment factors were found to be significant at the 95% confidence level both in isolation and in the second and third order interactions

Resumo em Português:

RESUMO A liga de Inconel 625 é uma superliga à base de níquel altamente resistente à corrosão particularmente utilizada na forme de revestimentos sobre um substrato menos nobre. Existem inúmeras formas de aplicação deste material, sendo uma delas o uso de processos de soldagem. Tradicionalmente faz-se uso de processos de deposição por soldagem que promovam baixa diluição (menor contaminação do Inconel com o material do substrato), mas estes processos possuem característica de baixa produtividade devido às baixas taxas de deposição empregadas. Assim, este estudo tem como objetivo avaliar a aplicação de Inconel 625 utilizando o processo GMAW com diferentes energias de soldagem, que possibilita operar com altas taxas de deposição, mas com o inconveniente de promover alta diluição. Para isso, revestimentos foram depositados com três níveis de energias de soldagem, avaliando seus efeitos sobre a microestrutura e a resistência à corrosão dos depósitos. As macros e microestruturas dos depósitos foram avaliadas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria de energia dispersa (EDS) e difração de raios-X (DRX). Foram medidas a diluição, os espaçamentos dendríticos secundários e avaliadas as microestruturas. A resistência à corrosão dos depósitos foi avaliada por ensaios de polarização potenciodinâmica cíclica. Os resultados mostraram que a relação entre energia de soldagem e diluição dependem da amplitude de tecimento. Observou-se também que a energia de soldagem afetou a quantidade de fases, sendo que energias mais baixas produziram estruturas dendríticas mais refinadas. Além disso, o estudo mostrou que os ensaios de corrosão realizados a temperatura de 25 ºC não promoveram corrosão superficial nas amostras independente da energia de soldagem imposta ao revestimento e que os ensaios a 60 º C causaram corrosão em todas as condições.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Inconel 625 alloy is a highly corrosion resistant nickel-based alloy, largely used as coatings onto a less noble substrates Many techniques have been used for the deposition of Inconel, including welding processes. Traditionally, welding processes that promote low dilution (less contamination of Inconel with the substrate material) have been used, but they present low productivity due to the low deposition rates involved. Thus, this study aims to evaluate the application of Inconel 625 using the GMAW process under different arc energies, which should lead to high deposition rates, but with the inconvenience of promoting high dilution. For this, coatings were deposited using three levels of arc energies and the effects on microstructure and corrosion resistance were evaluated. The macro and microstructural characteristics of the deposited were evaluated by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction (XRD). Dilution and secondary dendrite arm spacings were measured and microstructures were evaluated. The corrosion resistance of the deposits was evaluated via cyclic potentiodynamic polarization tests. The results showed that the relationship between arc energy and dilution depended on the weaving amplitude. The arc energy affected the amount of phases, where lower energies produced more refined dendritic structures. In addition, the study showed that corrosion tests conducted at 25 ° C did not promote superficial corrosion in the samples regardless of the arc energy imposed on the coating and that the tests at 60 ° C caused corrosion.

Resumo em Português:

RESUMO A importância do emprego de fontes alternativas de energia, que sejam renováveis e provoquem menores danos ao meio ambiente, como menor poluição atmosférica e estabilidade do ciclo do carbono, traz em destaque a biomassa florestal. Nesse contexto, avaliou-se a produção de briquetes, produzidos a partir de resíduos florestais encontrados nas diversas fases de produção das fábricas de celulose, os quais foram analisados quimicamente, bem como suas propriedades físicas e mecânicas. Foram realizados dez tratamentos a partir de quatro classes de resíduos amostrados, utilizando delineamento estatístico inteiramente casualizado (DIC), com 10 repetições por tratamento. Para a análise estatística, realizou-se teste Tukey de comparação de médias e análise de componentes principais para explicar a estrutura da variância. Os tratamentos 4 e 10 apresentaram maior poder calorífico devido ao seu maior percentual de lignina, bem como obtiveram os melhores resultados de densidade energética. Quanto a densidade e a resistência mecânica, os valores encontrados foram adequados e condizentes aos citados na literatura, sendo que a última variável não diferiu estatisticamente entre os tratamentos. A análise dos componentes principais foi adequada, sendo os teores de extrativos, umidade, lignina, e a densidade energética as variáveis mais importantes na análise, com os mais elevados coeficientes da componente principal 1, a qual representa 70,9% da variância total explicada. O tratamento 4, contendo apenas casca de Pinus taeda, se destacou pelas suas melhores características para energia.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The importance of using alternative sources of energy, which are renewable and cause less damage to the environment, such as lower atmospheric pressure and carbon cycle stability, highlights a forest biomass. In this context, the production of briquettes, produced from forest residues found in the various production phases of pulp mills, was evaluated and chemically analyzed, as well as their physical and mechanical properties. Ten treatments were performed from four sampled residue classes, their analysis was performed by a completely randomized design, with 10 repetitions per treatment. For the statistical analysis, Tukey's test of comparison of means and analysis of main components was performed to explain the structure of variance. Treatments 4 and 10 showed higher calorific power due to its higher lignin percentage, as well as obtained the best energy density results. Regarding the density and mechanical strength, the values found were adequate and consistent with the literature, and the last variable did not differ statistically among the treatments. The principal components analysis was adequate, with the contents of extractives, moisture, lignin, and energy density the most important variables in the analysis, with the highest coefficients of the main component 1, which represents 70.9% of the total variance explained. Treatment 4, containing only Pinus Taeda bark, stood out for its best characteristics for energy.

Resumo em Português:

RESUMO Muitos materiais, quando em serviço, são submetidos a forças ou cargas. Nestas situações é necessário conhecer as propriedades do material, dentre estas o módulo de elasticidade, para se projetar peças e dispositivos, de forma que qualquer deformação resultante seja previsível e não o suficiente para ocorrer deformações plásticas, fadiga acelerada ou até mesmo a fratura. Neste artigo foi utilizado um método dinâmico para determinar o módulo de elasticidade de uma liga de alumínio e de dois tipos de aços medindo-se a frequência natural de vibração, sem a necessidade de destruir o corpo de prova, como em ensaios de tração por exemplo. O procedimento experimental consistiu em submeter o material a impactos controlados, para obter as frequências naturais por meio de um acelerômetro. Com os resultados das frequências, utilizando-se de meios matemáticos propostos pela norma ASTM E 1876, pode-se definir o módulo de elasticidade do material. Este procedimento pode identificar o módulo de elasticidade do material de uma maneira não-destrutiva, rápida e de boa confiabilidade. Com a intensão de obter parâmetros que possam gerar um nível de confiabilidade nos ensaios, foi realizada a comparação dos resultados deste experimento com os resultados obtidos no ensaio de tração, onde a diferença do aço Domex 700 entre os métodos foi de 3,22%, a diferença do aço SAE 1522 foi de 1,68% e a diferença da liga de alumínio 1200H14 foi de 6,27%, mostrando assim que o método é válido e que os resultados foram semelhantes.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Many materials, when in service, are subjected to forces or loads. In these situations it is necessary to know the material properties, among them the elasticity modulus, to design parts and devices, so that any resulting deformation is predictable and not enough to occur plastic deformations, accelerated fatigue or even fracture. In this paper a dynamic method was used to define the elasticity modulus of an aluminum alloy and two types of steel measuring the natural frequency of vibration without the need to destroy the specimen, as in tensile tests for example. The experimental procedure consisted of subjecting the material to controlled impacts to obtain the natural frequencies through an accelerometer. With the frequency results, by mathematical means proposed by ASTM E 1876, the material’s elasticity modulus can be defined. This procedure can identify the material’s elasticity modulus in a non-destructive, fast and reliable manner. With the intention of obtaining parameters that can generate a level of reliability in the tests, the results of this experiment were compared with the results obtained in the tensile test, where the difference of Domex 700 steel between the methods was 3.22%, SAE 1522 steel difference was 1.68% and the 1200H14 aluminum alloy difference was 6.27%, showing that the method is valid and the results were similar.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Low temperature plasma carburizing treatment of austenitic stainless steels is a carbon surface diffusion process for a surface hardness and corrosion and wear resistance. The process is carried out by introducing a mixture of carbon-containing gases and through the use of low temperatures the resulting cemented layer usually contains a single phase of supersaturated austenite with carbon – S-phase. For the present investigation, austenitic stainless steels AISI 316L and 304 were plasma cemented for 8 hours in the gas mixture containing 7.5% CH4 in H2, with a pressure of 500 Pa, at temperatures of 375 ºC and 450 ºC. The phases formed were determined by X-ray diffraction. The corrosion resistance was evaluated through immersion tests over time and cyclic voltammetry. The results indicate that there was no formation of compounds (carbides) in the cemented layer for both steels at any of the temperatures and there was a corrosion resistance improvement.

Resumo em Português:

RESUMO Na indústria de petróleo e gás, o aço inoxidável supermartensítico (Super 13Cr) tem sido utilizado na fabricação de tubos de aço para uso em perfurações de petróleo. O Super 13Cr é uma opção financeiramente mais viável do que o aço super duplex no mercado de óleo e gás. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência de variações de pH e da presença de H2S dissolvido no meio na resistência à corrosão do aço super martensítico em solução salina saturada com H2S, simulando assim, as condições de operação no pré-sal da indústria de petróleo. Os testes eletroquímicos utilizados foram a polarização anódica potenciodinâmica e a cíclica. Para a posterior caracterização da superfície, as técnicas utilizadas foram a microscopia ótica e a microscopia eletrônica de varredura (MEV). O efeito da presença de H2S no meio elevou a susceptibilidade à corrosão do aço devido à uma maior desestabilização da camada passiva formada naturalmente, redução do potencial de pite e do potencial de repassivação. O aço super 13Cr também se mostrou menos resistente quando o pH foi variado para valores mais baixos, causando redução no potencial de pite. Com os testes realizados e a análise das micrografias, o aço super 13Cr se mostrou menos resistente frente à corrosão em meios mais ácidos e na presença de sulfeto de hidrogênio no meio. As principais consequências desse aumento de severidade foram a presença de pites em maior quantidade e mais profundos, que podem evoluir em trincas caso haja solicitações mecânicas, potenciais de pite menos nobres e uma grande resistência à repassivação.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In the oil and gas industry, supermartensitic stainless steel (Super 13Cr) has been used in the manufacture of steel tubes for use in oil drilling. Super 13Cr is a more financially viable option than super duplex steel in the oil and gas market. The objective of this work is to evaluate the influence of pH variations and the presence of H2S dissolved in the medium in the corrosion resistance of super martensitic steel in saline solution saturated with H2S, thus simulating the operating conditions in the industry's pre-salt of oil. The electrochemical tests used were anodic potentiodynamic and cyclic polarization. For the subsequent characterization of the surface, the techniques used were optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The effect of the presence of H2S in the medium increased the susceptibility to corrosion of the steel due to a greater destabilization of the naturally formed passive layer, reduction of the pitting potential and of the repassivation potential. Super 13Cr steel was also less resistant when the pH was varied to lower values, causing a reduction in pitting potential. With the tests carried out and the analysis of the micrographs, the super 13Cr steel was less resistant to corrosion in more acidic media and in the presence of hydrogen sulfide in the medium. The main consequences of this increase in severity were the presence of larger and deeper pits, which can develop into cracks if there are mechanical stresses, less noble pitting potentials and great resistance to repassivation.

Resumo em Português:

RESUMO O presente estudo compara os sistemas de enchimento de moldes de fundição convencional e tipo faca (contrito), avaliando o desempenho na formação e incorporação de defeitos (bolhas de ar) na fabricação de peça fundida em alumínio. Foram fabricados modelos na forma de placas (10 mm x 150 mm x 200 mm) e com os sistemas de enchimento emplacados, para a elaboração dos moldes pelo processo cura a frio (fenol uretânica). Foi fundida a liga AA 356.0, em forno tipo poço a cadinho com capacidade de 60 kg. A temperatura de vazamento foi de 710±10 ºC. Para caracterização, empregou-se análise em software de simulação numérica (MAGMASOFT), ensaio de visual e de Raio-X. Os resultados mostraram que as amostras do sistema convencional apresentaram maior tendência à formação e incorporação de defeitos, ficando evidente o melhor desempenho do sistema de enchimento tipo faca.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The present work is a comparative study between two filling systems, one called conventional and another called constrict. The objective of this work is to evaluate the performance of the systems in the formation and incorporation of defects (oxides and air bublles) in aluminum cast part (plate), in no bake process. In this study, we used numerical simulation software (MAGMASOFT), X-ray test, tensile test, optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). In comparison, the samples of conventional system showed greater tendency to the formation and incorporation of defects and lower mechanical resistance, showing better performance of constrict system.

Resumo em Português:

RESUMO A exploração de petróleo e gás na camada denominada Pré-sal tem apresentado grandes desafios para a cadeia de fornecedores de alguns itens inoxidáveis, particularmente no que se refere às operações de usinagem destes componentes. A seleção de ligas com elevada resistência à corrosão, tenacidade e propriedades mecânicas é um processo complexo, uma vez que as condições sob as quais estes materiais estão expostos nos campos de exploração são cada vez mais severas, principalmente em águas profundas. Apesar de todo o investimento no setor, ainda existe a necessidade de estudos sobre o processo de usinagem destas ligas. O objetivo principal deste trabalho é o estudo do torneamento do aço inoxidável supermartensítico da classe CA6NM com ferramentas de metal duro correspondentes às classes ISO M10 e ISO M10-20 revestidas com TiCN + Al2O3 + TiN e à classe ISO M30-40 revestida por (Ti, Al)N com alto teor de Al. Além do material da ferramenta, foi avaliada a influência da velocidade de corte e da pressão de aplicação do fluido de corte (baixa pressão de 0,1 bar e alta pressão de 80 bar) sobre a rugosidade da superfície usinada (desvio médio aritmético Ra), vida da ferramenta de corte e mecanismos de desgaste predominantes. Os resultados indicaram que o material da ferramenta, velocidade de corte e pressão de aplicação do fluido de corte não apresentaram influência estatística sobre a rugosidade. Quanto ao desgaste de flanco e vida dos insertos, estes foram afetados por todos parâmetros investigados e o inserto da classe ISO M10 revestido com TiCN + Al2O3 + TiN foi o que apresentou melhor desempenho.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The supply chain for oil and gas extraction currently faces great challenges with regard to the machinability of stainless steels for such applications. The selection of alloys with high corrosion resistance, toughness and mechanical properties is a complex process, since the conditions under which these materials are exposed are increasingly severe, especially under deep waters. Despite the investment in the sector, the need for studies on the machinability of these alloys remains. The principal goal of this work is the study the behavior of CA6NM supermartensitic stainless steel when turning with coated carbide tools corresponding to ISO grades M10 and M10-20 coated with TiCN + Al2O3 + TiN and to grade ISO M30-40 coated with (Ti, Al) N possessing high Al content. Additionally, the influence of cutting fluid pressure (0.1 and 80 bar, respectively) and cutting speed on machined surface roughness (Ra parameter), tool life and wear mechanisms was assessed. The findings indicated that tool material, cutting fluid pressure and cutting speed did not present statistical influence on roughness. In contrast, all the investigated factors affected tool life and wear and the ISO grade M10 insert coated with TiCN + Al2O3 + TiN presented best overall performance.

Resumo em Português:

RESUMO A necessidade cada vez maior de transportar grandes quantidades de petróleo e gás em ambientes agressivos fez surgir uma demanda por aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) de classificação API (American Petroleum Institute). O principal método de falha é, sem dúvida, as trincas induzidas por hidrogênio (TIH), dessa forma há uma necessidade de buscar alternativas metalúrgicas para diminuir a susceptibilidade desses materiais a esse fenômeno e algumas dessas soluções é a laminação a morno e nitretação a plasma. O presente estudo tem como objetivo avaliar a influência da laminação a morno na microestrutura e formação da camada nitretada em aço API 5L X70, para isso, amostras do aço em questão foram submetidas a laminação a morno com 49,4 % de redução com temperatura inicial de 863 °C e final de 689 °C, posteriormente, foi realizado nitretação a plasma convencional e com auxílio de gaiola catódica usando como parâmetros: 450 °C, com fluxo de gás 75 % H2 - 25 % N2 e 25 % H2 - 75 % N2, pressão 2,5 Torr. Para a caracterização, foram realizados microscopia ótica, ensaio de microdureza Vickers e difração de raios-X. Os resultados obtidos mostram que a microestrutura apresentou um menor bandeamento, em relação à microestrutura do material como recebido, através de uma maior distribuição de perlita causada pela laminação a morno. A nitretação formou uma fina camada de compostos de dureza superficial de até 670,0 HV (HV 0.05) formadas por nitretos do tipo ε (Fe3N) e γ’ (Fe4N). Estas características são importantes no combate às trincas induzidas por hidrogênio, e sugerem que a combinação dessas duas técnicas pode ser promissora.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The increasing need to transport large quantities of oil and gas in aggressive environments has led to a demand for high strength and low alloy steels (HSLA) of API (American Petroleum Institute) grade. No doubt, the main failure method of these steels is hydrogen-induced cracking (HIC), so there is a need to look for metallurgical alternatives to reduce the susceptibility of these materials to this phenomenon and some of these solutions is the warm rolling and plasma nitriding. The present study aims on evaluating the influence of the warm rolling on the microstructure and formation of the nitrided layer in API 5L X70 steel. For this, samples of the steel in question were submitted to controlled warm rolling with 49.4% reduction with initial temperature 863 °C and final temperature 689 °C, posteriorly, conventional plasma nitriding and using cathodic cage in parameters were performed: 450 °C, with a gas flow of 75% H2 - 25% N2 and 25% H2 - 75% N2, pressure 2.5 Torr. For the characterization, optical microscopy, Vickers microhardness test and X-ray diffraction were performed. The obtained results show that the microstructure presented a lower banding, in relation of the material as received, through a higher distribution of perlite caused by the warm rolling. The nitriding formed a thin layer of compounds of superficial hardness of up to 670.0 HV (HV 0.05) formed by nitrides of type (Fe3N) and γ '(Fe4N). These characteristics are important in the fight against hydrogen-induced cracking, and suggest that the combination of these two techniques may be promising.

Resumo em Português:

RESUMO Ligas de titânio são amplamente utilizadas na área biomédica devido à sua excelente resistência à corrosão em fluídos corpóreos, elevada razão resistência mecânica/densidade, baixo módulo de elasticidade e comprovada biocompatibilidade. As ligas mais promissoras para serem utilizadas na área biomédica possuem elementos em solução sólida que diminuem a temperatura de transformação de fase do titânio. Tais elementos são denominados beta-estabilizadores e obtêm-se como resultado a diminuição do módulo de elasticidade e uma excelente resistência à corrosão. Os elementos tântalo e zircônio, quando acrescentados ao titânio, melhoram a resistência à corrosão e diminuem o módulo de elasticidade, pois o tântalo é considerado um elemento β-estabilizador e o zircônio atua como elemento estabilizador desta fase, na presença de outro elemento β-estabilizador. Neste trabalho, a liga Ti-25Ta-5Zr foi preparada por fusão à arco, visando aplicações biomédicas. As caracterizações química, estrutural, microestrutural e mecânica foram realizadas por intermédio de medidas da composição química, análise de gases, espectrometria por dispersão de energia (EDS), difração de raios X, microscopias óptica e eletrônica de varredura, microdureza Vickers e módulo de elasticidade. Os resultados obtidos mostraram uma boa estequiometria e homogeneidade da liga. As análises estrutural e microestrutural corroboraram entre si e indicaram que a liga possui a coexistência de duas fases, α” (com estrutura cristalina ortorrômbica) e β (com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado). A microdureza elevou-se com a adição de tais elementos e o módulo de elasticidade possui valores abaixo das ligas utilizadas comercialmente, satisfatório para aplicação como implante ortopédico.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Titanium alloys are widely used in the biomedical field due to its excellent corrosion resistance in bodily fluids, high mechanical strength/density ratio, low elastic modulus and good biocompatibility. The most promising alloys to be used in the biomedical field have solid solution elements that decrease the phase transformation temperature of titanium. Such elements are called beta-stabilizers and are obtained as a result of their introduction in the alloy, the decrease of the elastic modulus and an excellent corrosion resistance. Tantalum and zirconium elements, when added to the titanium, improve the corrosion resistance and diminish the elastic modulus, because tantalum is considered a β-stabilizer element and the zirconium acts as a stabilizing element of this phase, in presence of another β-stabilizer element. In this paper, Ti-25Ta-5Zr alloy was prepared by arc-melting, aiming biomedical applications. The chemical, structural, microstructural and mechanical characterizations were performed by means of chemical composition measurements, gas analysis, energy dispersive spectrometry (EDS), X-ray diffraction, optical and scanning electron microscopies, Vickers microhardness and elastic modulus. The obtained results showed a good stoichiometry and homogeneity of the samples. Structural and microstructural analyses corroborated each other and indicated that the alloy has the coexistence of two phases, α" (with orthorhombic crystalline structure) and β (with body-centered cubic structure). The microhardness increased with the addition of such elements and the elastic modulus has values below the commercially used alloys, satisfactory for application as orthopedic implant.

Resumo em Português:

RESUMO A eletrodeposição de cobre em substratos ferrosos e não-ferrosos a partir de soluções contendo cianeto é uma das formas mais utilizadas industrialmente. Os depósitos obtidos por esse processo apresentam alta qualidade com baixo custo operacional, equipamentos pouco sofisticados e pré-tratamento simples no substrato. No entanto, novos eletrólitos isentos de íons cianetos têm surgido para substituir as soluções cianídricas que são tóxicas e com grande potencial de causar danos ambientais e a saúde. O objetivo deste trabalho foi a obtenção do cobre eletrodepositado (Cu eletrolítico) por corrente contínua a partir de um banho de sulfato de amônio e citrato de sódio; e, avaliar as características deste com as do cobre eletrolítico comercial (Cu comercial), bem como analisar duas metodologias de preparação da superfície metálica para análise por microscopia. As técnicas de caracterização utilizadas foram Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Óptica (MO) e nanodureza, as superfícies das amostras foram preparadas por polimento convencional e eletrolítico. Observou-se que as amostras polidas eletroliticamente mostraram-se bastante brilhantes e apresentaram os contornos dos grãos com maior nitidez, os mesmos resultados não foram evidenciados pelo polimento convencional. O cobre obtido pelo banho isento de cianeto apresentou menores tamanhos de grãos e uma maior dureza dentro destes, quando comparado ao Cu comercial. O difratograma apresentou para o Cu eletrolítico picos de alta intensidade nos planos (200) e (111) mostrando uma maior orientação cristalográfica preferencial nas direções desses planos. Por fim, o MEV mostrou uma segregação de uma fase no Cu eletrolítico, causada pela eletrodeposição e também as formas dos grãos poligonais com microcavidades globulares do Cu comercial.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The electrodeposition of copper on ferrous and non-ferrous substrates from solutions containing cyanide is one of the most used industrial forms. The deposits obtained by this process are of high quality with low operating cost, unsophisticated equipment and simple pre-treatment in the substrate. However, new cyanide-free electrolytes have emerged to replace cyanide solutions that are toxic and have a great potential to cause environmental and health damage. The objective of this work was to obtain electrodeposited copper (electrolytic Cu) by direct current from an ammonium sulfate and sodium citrate bath; and, evaluate its characteristics with those of commercial electrolytic copper (commercial Cu), as well as analyze two methodologies for preparing the metallic surface for analysis by microscopy. The characterization techniques used were X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Optical Microscopy (MO) and nano hardness, the sample surfaces were prepared by conventional and electrolytic polishing. It was observed that the electrolytically polished samples were very bright and showed the grain contours with greater clarity, the same results were not evidenced by conventional polishing. The copper obtained by the cyanide-free bath showed smaller grain sizes and a greater hardness inside them, when compared to commercial Cu. The diffractogram showed high intensity peaks for the electrolytic Cu in the planes (200) and (111) showing a greater preferential crystallographic orientation in the directions of these planes. Finally, the SEM showed a segregation of a phase in the electrolytic Cu, caused by the electrodeposition and also the shapes of the polygonal grains with globular microcavities of the commercial Cu.

Resumo em Português:

RESUMO A técnica de soldagem dupla camada utiliza método controlado de deposição, onde a relação entre os aportes térmicos da segunda para a primeira camada de solda (E2/E1) deve ser criteriosamente definida para promover o refino dos grãos da Zona Afetada pelo Calor (ZAC). Entretanto, a parametrização de processos de soldagem para a realização desta técnica tem sido de modo experimental, requerendo diversos ensaios, corpos de prova e consumíveis, demandando tempo e elevado custo. Uma possível solução para tal problemática é a análise computacional aplicada à soldagem, tornando o estudo desta de grande relevância. Este trabalho objetiva o estudo inicial do comportamento da ZAC em soldagem dupla camada utilizando o Método de Elementos Finitos (MEF). Experimentos práticos foram realizados para comparar e validar o modelo numérico. Dessa maneira, seis corpos de prova foram fabricados, três com camada simples e três com dupla camada. Foram utilizadas três energias de soldagem diferentes para os primeiros passes (0.571, 0.428 e 0.342 kJ/mm) e o dobro de tais energias para o segundo passe (taxa de energia de 1:2). Comparou-se as macrografias dos resultados experimentais e numéricos, tanto para a camada simples quanto para a dupla camada, bem como realizou-se a medição das dimensões da ZAC ao longo da seção transversal dos corpos de prova. Dessa maneira, notou-se que a taxa de energia de 1:2 é suficiente para atingir a zona de grãos grosseiros da primeira camada. Ainda, os resultados macrográficos e as medições das ZAC apresentaram ótima convergência entre as análises experimental e numérica, validando o modelo proposto.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The double layer welding technique uses a controlled deposition method, where the relationship between the thermal inputs from the second layer to the first (E2/E1) must be carefully defined to promote grain refinement in the Heat Affected Zone (HAZ). However, the parameterization of the welding processes for this technique is usually experimental, requiring tests, samples and consumables, demanding time and high cost. A possible solution to this problem is a computational analysis applied to the welding process, making this study to be of great relevance. This work aims an initial study of HAZ behavior in double layer welding using the Finite Element Method (FEM). Experiments were performed to compare and validate the numerical model. In this way, six samples were made, three with a single layer and three with double layer. Three different welding energies were used for the first layer (0.571, 0.428 and 0.342 kJ/mm) and the double of those energies for the second layer (1:2 energy rate). Macrographs of the experimental and numerical results were compared for single and double layer conditions, and HAZ dimensions were measured along the sample cross section. Therefore, it was noted that 1:2 energy rate is sufficient to reach the coarse grain zone of the first layer. In addition, macrographic and HAZ measurements results showed excellent convergence between the experimental and numerical analysis, validating the proposed model.

Resumo em Português:

RESUMO A fragilização estrutural devido ao processo de rebitagem vem sendo pesquisada em diversos componentes, como por exemplo, em estruturas aeronáuticas. Este processo afeta a confiabilidade dos equipamentos quando são submetidos aos carregamentos de operação. O rotor de alta pressão em estudo operou cerca de 3000 horas após a manutenção de repalhetamento até detectar a falhar. Esta falha foi relacionada com as técnicas utilizadas no processo de rebitagem das bandagens nas palhetas, que acabou gerando trincas no raio de arredondamento das espigas de diversas palhetas. Deste modo, o presente estudo avalia numericamente o comportamento mecânico do processo de rebitagem por meio de uma análise não linear utilizando o método dos elementos finitos (MEF). Para a geometria em análise (punção, espiga e bandagem) foi escolhido uma configuração 2D, com comportamento axisymmetric, utilizando o elemento plane183 para os componentes, assim como os elementos contac172 e targe169 para os contatos. Foi aplicado um comportamento elasto-plástico do material a fim de investigar as tensões residuais após do processo de rebitagem. Os resultados da simulação apresentaram boa correlação com as falhas das palhetas, indicando concentração de tensão no raio da espiga. As tensões próximas ao raio são aproximadamente 1200 MPa e 180 MPa para a tensão máxima e mínima principal, respectivamente. Foi observado que a tensão máxima principal está acima do limite de escoamento. Contudo, estudos futuros utilizando outros modelos, como o da mecânica da fratura, seriam aplicados a fim de que não ocorra a falha da união quando esta for solicitada na fase de operação.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The structural fragility due to the riveting process has been investigated in several components, such as in aeronautical structures. This process affects the reliability of the equipment when subjected to the operation loads. The high-pressure rotor under study operated about 3000 hours after re-pair maintenance of blades until the failure detected. This failure is related to the techniques used in the riveting process of the shroud in the blade, which ended up generating cracks in the radius of tenon blade. Thus, the present study numerically evaluates the mechanical behavior of the riveting process by means of a nonlinear analysis using the finite element method (FEM). For the geometry, under analysis (punch, tenon, and shroud) a 2D configuration with axisymmetric behavior was adopted, using the plane183 element for the components and the contac172 and targe169 elements for the contacts. It was adopted the elastoplastic behavior of the material in order to investigate the residual stresses after the riveting process. The results of the simulation presented good correlation with the blades failures, indicating a stress concentration in the radius of the tenon. The stresses on the tenon radius are about 1200 MPa and 180 MPa for the maximum principal stress and minimum principal stress, respectively. However, future studies using other models, such as fracture mechanics, would be applied in order to avoid failure of the joint when requested during the operating phase.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN En la restauración de piezas dentales perdidas o deterioradas se usan frecuentemente 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 utilizan métodos electroquímicos para determinar la velocidad de corrosión de pares galvánicos de una amalgama de plata de alto cobre con aleaciones dentales Co-Cr en saliva artificial. Se observa que cuando la diferencia de potenciales de corrosión de las aleaciones disímiles son pequeñas (menos de 100 mVecs), los diagramas de Evans no dan buenos resultados, por lo que deben usarse las fórmulas de corrección de Mansfeld. De éste modo se encuentra que el más resistente a la corrosión es el par formado entre la amalgama y la aleación Co-Cr a granel (PG1,3) y que los productos de corrosión liberados en mayor cantidad al electrolito son los que contienen iones de Co, Cr, Ag, Sr y Cu.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In the restoration of lost or damaged dental pieces, different alloys are frequently used, leaving the mouth exposed to electrical currents that circulate through saliva and dental fluids. In the present work, electrochemical methods are used to determine the corrosion rate of galvanic pairs of a high copper silver amalgam with Co-Cr dental alloys in artificial saliva. It is observed that when the difference in corrosion potentials of dissimilar alloys are small (less than 100 mVecs), Evans diagrams do not give good results, so the Mansfeld correction formulas must be used. Thus, it is found that the most resistant to corrosion is the pair formed between the amalgam and the bulk Co-Cr alloy (PG1,3) and that the corrosion products released in greater quantity to the electrolyte are those that contain ions of Co, Cr, Ag, Sr and Cu.

Resumo em Português:

RESUMO O presente trabalho apresenta os resultados de um programa de pesquisa cujo objetivo principal é o desenvolvimento de consumíveis adequados para a soldagem de componentes de ancoragem fabricados em aços de alta resistência. Após avaliação de diferentes composições químicas, com base no balanço de Mn e Ni é feita uma análise detalhada das propriedades mecânicas e microestruturais da composição química que propiciou os melhores resultados para permitir uma conclusão decisiva. Foram soldadas juntas pelo processo eletrodo revestido utilizando consumíveis de 4,0 mm de diâmetro, com preaquecimento de 200 ºC, corrente contínua, posição plana e energia de soldagem nominal de 1,5 kJ / mm. Após a soldagem, foram realizados ensaios mecânicos (tensão, impacto Charpy-V, dureza) e metalográficos por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e EBSD em amostras removidas integralmente do metal de solda, tanto na condição de como soldado quanto após tratamento térmico pós-soldagem (TTPS) realizado a 600 ºC. Os resultados mostram que os metais de solda obtiveram propriedades mecânicas satisfatórias após o TTPS, sendo adequados para aplicação em componentes de ancoragem de acordo com a especificação IACS W22. Além disso, observou-se que a tenacidade ao impacto experimentou uma melhoria com o aumento do tempo de TTPS, o que é crucial para componentes com maiores espessuras.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The present work show the results of an extensive working program whose the main goal is the development of consumables suitable for welding of mooring components manufactured in high strength steels. After an exhaustive evaluation of different chemical compositions, based on a balance of Mn and Ni, a detailed analysis of the mechanical and microstructural properties is done for the heat which proposed the best results in order to allow a decisive conclusion. Welded joints were produced by using 4,0 mm diameter covered electrodes, with preheat of 200 ºC, direct current, flat position and nominal heat input of 1.5 kJ/mm. After welding, mechanical tests (tension, impact Charpy-V, hardness) and metallographic examination (optical microscopy and scanning electron microscopy, electron back scattering diffraction) were performed in specimens removed integrally from the weld metal both in the as welded condition and post weld heat treatment at 600 º C. The results show that the weld metals obtained satisfactory mechanical properties after PWHT, being adequate for application on high strength steel mooring components with several grades according to the IACS W22 specification. In addition, it was noted that impact Charpy-V results were improved with increasing the time of PWHT, which is crucial for larger components.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT It is generally accepted that surpassing a threshold value of water-soluble salts at the substrate/coating interface can impart premature failure in painted structures. The Coatings industry has an identified need in defining a maximum allowable soluble salts content, however, a variety of threshold values are found in published data. Based on that, this work aims at evaluate the effect on epoxy coating performance of three different ranges of soluble salts content taking into account the maximum allowable values specified by NORSOK M-501 and IMO PSPC MSC.215, two important standards of naval and offshore sectors. Blast-cleaned carbon steel specimens contaminated with sodium chloride solutions diluted in methanol ranging 20, 50 and 100 mg/m² NaCl were painted with two epoxy-amine paint coats. Samples were evaluated by cathodic disbondment, water immersion at 40 ºC, pull-off adhesion strength and cyclic corrosion tests. Larger blisters and loss of adhesion were observed as the soluble salts content at the interface increased. Although, it was not possible to find a critical level of soluble salts even considering data about similar coating systems. A safe soluble salt content must be chosen based on tests that closer reproduce service and environmental conditions to which a painted structure will be exposed.

Resumo em Português:

RESUMO O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar revestimentos nanocompósitos de Ni e Ni-Grafeno aplicados em superfície de aço API 5L X80, utilizando o processo de eletrodeposição, para obter melhores propriedades anticorrosivas. Corpos de prova de dimensões de 20x20x3 mm foram submetidos à limpeza e preparação metalográfica, para posterior deposição dos revestimentos. Para o processo de eletrodeposição foi utilizado um banho à base de níquel contendo dodecil sulfato de sódio (SDS) como surfactante. Para obtenção dos revestimentos Ni-Grafeno, foram adicionadas partículas de grafeno (0,2g/L) ao banho eletrolítico. Os eletrodepósitos obtidos foram caracterizados por Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A resistência à corrosão dos revestimentos foi avaliada por meio de ensaios de Polarização Linear (PL) e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE). A inserção de grafeno ao revestimento promoveu a formação de depósitos com grãos mais refinados, e com a direção de crescimento de cristais bem definida. Foram observados depósitos com estruturas lamelares sobrepostas, associadas ao grafeno incorporado à matriz de Ni. A deposição de grafeno influenciou na orientação preferencial dos grãos durante o processo de eletrodeposição, sendo o plano (200) idenfiticado como a orientação preferencial para o nanocompósito Ni-Grafeno. O revestimento Ni-Grafeno obteve melhor desempenho anticorrosivo em comparação ao revestimento de Ni puro e ao metal base, apresentando valor de potencial de corrosão (Ecorr) mais elevado, menor valor de densidade de corrente de corrosão (icorr) e módulo de impedância (|Z|) superior.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The aim of the present work was to develop and characterize nanocomposite coatings of Ni and Ni-Graphene applied on API 5L X80 steel surface, using the electrodeposition process, to obtain better anticorrosive properties. Test specimens of dimensions of 20x20x3 mm were submitted to metallographic cleaning and preparation, for later deposition of the coatings. For the electrodeposition process, a nickel-based bath containing sodium dodecyl sulfate (SDS) was used as the surfactant. To obtain the Ni-Graphene coatings, graphene particles (0.2 g/L) were added to the electrolytic bath. The electrodeposits obtained were characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The insertion of graphene to the coating promoted the formation of deposits with more refined grains, and with a well-defined crystal growth direction. Deposits with overlapping lamellar structures were observed and associated to the graphene incorporated into the Ni matrix. The deposition of graphene influenced the preferential orientation of the grains during the electrodeposition process, with the plane (200) being identified as the preferred orientation for the Ni-Graphene nanocomposite. The Ni-Graphene coating obtained better corrosion performance in comparing to the coating of pure Ni and the base metal, presenting a higher corrosion potential value (Ecorr), lower corrosion current density (icorr) value and higher impedance modulus (|Z|).

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This work aims to evaluate the influence of welding parameters, current intensity and deposition speed, on the bead geometry, dilution, morphology and properties of a nickel-based alloy coating. For this, single beads of Inconel 625 alloy were deposited on the substrate of ASTM A36 Steel, by PTA-P process. The samples were sandblasted and polished. The samples were chemically etched by a solution of 92 mL HCl, 3 mL HNO3 and 5 mL H2SO4 for 5 minutes. The geometry of the beads (reinforcement height, bead width, penetration and contact angle) was measured through the digital stereoscope microscope. The microstructures of the cross sections were evaluated by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), to identify the possible presence of precipitated phases in the ferrite matrix. The chemical composition of these present phases, as well as the diffused iron content from the substrate for the coating, were measured by EDX. The type of the phases precipitated by x-ray diffraction in the top samples of the coating were also evaluated, in 1.5 mm height of reinforcement. For mechanical property analysis, the microhardness of the coatings was measured by Vickers microhardness test to evaluate their relationship with the iron present in the coatings, which diffused from the substrate. The results confirmed the influence of welding parameters on coating dilution - Current is the parameter of greatest response. The morphologies of the coatings were presented as a γ matrix with second phase precipitation composed of Ni, Nb, Cr and Mo. The concentration of these precipitations decreased with increasing dilution. This occurred because of the increased migration of Fe present in the substrate of the coating through the diffusion phenomena, with increasing dilution. The Fe reduced the solubility of Nb and Mo of the γ matrix, causing the decrease of its hardness.

Resumo em Português:

RESUMO A integridade superficial corresponde a um conjunto de características da superfície e da camada subsuperficial que tem grande influência sobre o desempenho funcional de componentes mecânicos em condições de desgaste, corrosão e fadiga, e é determinada pelos processos de fabricação empregados. Assim, tratamentos superficiais são utilizados para a geração de uma integridade superficial adequada à função desejada. O roleteamento é um dos tratamentos superficiais que atuam por deformação plástica a frio da superfície e da camada subsuperficial. Neste trabalho avaliou-se a influência de alguns parâmetros de roleteamento (pressão, velocidade, avanço e número de passes) sobre determinadas características da integridade superficial (rugosidade, microdureza superficial e subsuperficial e microestrutura) do aço-carbono ABNT 1020. Observou-se uma melhora significativa do acabamento após o roleteamento, porém a elevação excessiva da pressão e do avanço causou um aumento da rugosidade. Em relação à microdureza da superfície, após o roleteamento ocorreu apenas sua manutenção ou redução. Além disso, em todas as condições avaliadas o roleteamento promoveu um aumento da microdureza subsuperficial e da profundidade afetada em relação aos observados no corpo de prova apenas torneado. Entretanto, a elevação da pressão aumentou ainda mais a microdureza subsuperficial e a profundidade afetada, o aumento do avanço elevou levemente a microdureza subsuperficial e o aumento do número de passes a reduziu, juntamente com a profundidade afetada. A análise microestrutural, por fim, mostrou uma elevação da deformação com o aumento da pressão e do número de passes e uma redução com o aumento da velocidade e do avanço.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Surface integrity refers to a set of characteristics of the surface and subsurface layer that have great influence on the functional performance of mechanical components under conditions of wear, corrosion and fatigue, and is determined by the manufacturing processes employed. Thus, surface treatments are used to generate a surface integrity suited to the desired function. Deep rolling is one of the surface treatments that involve cold working of the surface and subsurface layer. This work addresses the influence of some deep rolling parameters (pressure, speed, feed and number of passes) on the surface integrity (roughness, surface and subsurface microhardness and microstructure) of AISI 1020 low carbon steel. A significant improvement on surface finish was observed after deep rolling, however, the excessive increase in pressure and in feed caused an increase in roughness. Regarding the surface microhardness, it was reduced or remained stable after deep rolling. In addition, under all conditions tested deep rolling promoted an increase in the microhardness of the subsurface layer and in the affected depth in comparison to the specimen only turned. However, an elevation in pressure further increased the subsurface microhardness and the affected depth and the subsurface microhardness increased slightly with higher feeds and reduced with increasing number of passes, along with the affected depth. Finally, the microstructural analysis showed that deformation increased with pressure and number of passes and reduced with the elevation of speed and feed.

Resumo em Português:

RESUMO O aço galvanizado é obtido pela imersão do aço carbono em um banho de zinco fundido, sendo esse material muito utilizado na indústria automotiva e de eletrodomésticos. Como todo material metálico, é suscetível à corrosão quando exposto a ambientes corrosivos, necessitando assim de tratamento de superfície para proteção. Atualmente, são utilizados como pré-tratamentos a fosfatização e a cromatização, ambos com restrições ambientais e à saúde humana. O aço galvanizado é obtido pela imersão do aço carbono em um banho de zinco fundido, sendo esse material muito utilizado na indústria automotiva, petroquímica, química, naval, aeronáutica e de linha branca. Apresenta maior resistência à corrosão do que o aço carbono quando exposto a ambientes corrosivos. Para aumentar sua durabilidade e sua resistência à corrosão, passa por um tratamento superficial que seja aderente à sua superfície. Por esta razão, atualmente, são utilizados a fosfatização e a cromatização como pós-tratamento à galvanização, ambos com restrições ambientais e à saúde humana. Por essa razão, estuda-se a viabilidade do uso de silanos como possíveis substitutos a essas substâncias por serem menos tóxicos. O silano é um composto organofuncional que atua como agente de acoplamento entre superfícies orgânicas e inorgânicas, bem como pode fornecer proteção contra a corrosão. O objetivo deste trabalho é avaliar a resistência à corrosão do aço galvanizado tratado com filme de silano viniltrietoxisilano (VS) nas condições de hidrólise: concentração de silano (2%, 3% e 4% de silano) e tempo de hidrólise da solução (30 min, 45 min e 60 min), mantendo fixos o pH 4,0 da solução solvente água/etanol (50% v/v), a temperatura de cura (150ºC) e o tempo de cura (120 min). A resistência à corrosão do aço galvanizado tratado com filme de silano VS foi avaliada através de técnicas eletroquímicas como potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), resistência à polarização linear (Rp) e curvas de polarização potenciodinâmicas em solução de NaCl 0,1 mol.L-1.A resistência à corrosão do aço galvanizado tratado com filme de silano VS foi avaliada através das seguintes técnicas eletroquímicas: potencial de circuito aberto (OCP), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), resistência à polarização linear (Rp) e curvas de polarização potenciodinâmicas em solução de NaCl 0,1 mol.L-1. A caracterização química dos filmes foi feita através da técnica de espectroscopia na região do infravermelho (IR). A caracterização morfológica do aço galvanizado tratado foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de dispersão de energia de raios X (EDS). Os resultados obtidos para as condições estudadas mostraram a formação de um filme eficiente na proteção contra a corrosão quando o aço galvanizado é pré-tratado com filme obtido na concentração de 4% de silano e 60 min de tempo de hidrólise. Os resultados eletroquímicos indicaram a formação de um filme eficiente na proteção contra a corrosão quando o aço galvanizado é tratado com filme obtido na concentração de 4% de silano e 60 min de tempo de hidrólise. As imagens de MEV revelaram uma menor formação de produto de corrosão quando o aço galvanizado é tratado com o filme de silano e os espectros de EDS apresentaram picos de Si indicando a aderência do filme no superfície do aço galvanizado. Já os espectros na região do IR apresentaram bandas de compostos contendo Si o que revelam a presença do filme de silano na superfície do substrato.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Galvanized steel is obtained by immersing the carbon steel in a molten zinc bath widely employed in the automotive, petrochemical, chemical, marine, aeronautical and white-good appliances. It has higher corrosion resistance than carbon steel when exposed to corrosive environments. To increase its durability and corrosion resistance, it undergoes a surface treatment that is adherent to its surface. For this reason, phosphatization and chromatization are currently used as an after treatment to galvanization, both with environmental restrictions and human health. Due to the presence of toxic and carcinogenic products – in the chromatization or phosphatization - and to minimize the impact on the environment, the development of silane films as alternative pretreatments have been studied due to their good physical barrier properties against diffusion of oxygen to the metal interface and improve corrosion resistance. The aim of this work is to evaluate a corrosion resistance performance of galvanized steel coated with vinyltriethoxysilane (VS) film under hydrolysis conditions: silane concentration (2%, 3% and 4% %v) and hydrolysis time (30 min, 45 min and 60 min). The fixed variables were: the solvent solution used was water/ethanol (50% v/v) at pH 4.0, the curing time of 120 min and the curing temperature of 150°C in an oven. The corrosion resistance of pre-treated galvanized steel with VS silane film was evaluated by the following electrochemical techniques: open circuit potential (OCP), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), linear polarization resistance (Rp) and potentiodynamic polarization curves in 0.1 mol.L-1 NaCl solution. The chemical properties of films were analyzed by infrared spectroscopy technique (IR). The galvanized steel and the film surface morphology were observed by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray energy dispersion spectroscopy (EDX). The electrochemical results indicated the formation of an efficient corrosion protection film when galvanized steel is treated with film obtained at 4% silane concentration and 60 min hydrolysis time. SEM images revealed less corrosion product formation when galvanized steel is treated with silane film and EDS spectra showed Si peaks indicating the adhesion of the film to the galvanized steel surface. The spectra in the IR region showed bands of Si-containing compounds that reveal the presence of silane film on the substrate surface.

Resumo em Português:

RESUMO O nióbio é um metal que forma óxido aderente e protetor em contato com o ar, possuindo a propriedade de se autoproteger. O método utilizado para acelerar o crescimento do óxido é conhecido como anodização, no qual o óxido formado pode ser do tipo barreira ou poroso. O óxido poroso é amplamente estudado e pode ser utilizado em células solares, sensores de gás, como biomaterial, entre outros. No entanto, óxidos porosos em nióbio têm sido obtidos com uso de F-, o que provoca intenso processo de dissolução do óxido. Com intuito de minimizar essa reação, eletrólitos contendo glicerina tem favorecido o processo de anodização formando superfícies porosas uniformes. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho é obter estruturas nanoporosas em nióbio por anodização a partir de parâmetros conhecidos. A partir de (12,73 mA.cm-2, 100 V), tempos (5 e 30 minutos), concentração de HF (2,24%) e uso de cátodo de platina, já utilizados em estudo anterior, foi inicialmente testada a influência do cátodo de aço inoxidável em substituição à platina, visando promover uma futura transferência tecnológica. A partir disso, a fim de minimizar o processo de dissolução que ocorreu com o uso de HF (2,24%), apenas a HF (1%) foi testada. Finalmente, para obter uma estrutura de óxido mais uniforme, adicionou-se glicerina ao eletrólito de HF (1%). O uso do cátodo de aço inoxidável, apesar de influenciar os resultados dos transientes de anodização, devido a sua provável dissolução química, mostrou-se eficaz no processo. Amostras anodizadas com menores concentrações de HF e com adição de glicerina, como esperado, apresentaram menor dissolução durante a formação dos óxidos, originando estruturas nanoporosas, além de microcones.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Niobium is a metal that forms adherent protective oxide in contact with the air, which has the property of self-protection. The method used to accelerate the growth of the oxide is known as anodizing, in which the oxide formed may be barrier or porous. Porous oxide is widely studied and can be used in solar cells, gas sensors, as biomaterial, among others. However, porous oxides in niobium have been obtained with the use of F-, which causes an intense dissolution process of the oxide. In order to minimize this reaction, electrolytes containing glycerine have favored the anodizing process forming uniform porous surfaces. In this sense, the objective of this study is to obtain nanoporous structures in niobium by anodization from known parameters. From (12.73 mA.cm-2, 100 V), times (5 and 30 minutes), HF concentration (2.24%) and platinum cathode use, already used in a previous study, was initially tested the influence of the cathode of stainless steel in substitution to the platinum, aiming to promote a future technological transference. From this, in order to minimize the dissolution process that occurred using HF (2.24%), only HF (1%) was tested. Finally, in order to obtain a more uniform oxide structure, glycerin was added to the HF electrolyte (1%). The use of the stainless steel cathode, although influencing the results of the anodizing transients, due to its probable chemical dissolution, proved effective in the process. Anodized samples with lower concentrations of HF and with addition of glycerine, as expected, presented lower oxide dissolution during oxide formation, originating nanoporous structures, besides microcones.

Resumo em Português:

RESUMO A elevada resistência à corrosão dos revestimentos decorativos de cromo hexavalente obtidos nos processos de galvanoplastia é bem conhecida pela sua grande utilização e alta eficiência. Esse revestimento tem sido amplamente utilizado na indústria moveleira e de calçados, obtido por eletrodeposição em peças de zamac. No entanto, o processo galvânico apresenta alto grau poluidor devido à quantidade de efluentes geradas e à toxicidade dos produtos químicos utilizados no processo. Sabe-se que o cromo hexavalente é um agente cancerígeno e os resíduos associados são perigosos e difíceis de serem tratados. Neste contexto, o desenvolvimento de novas tecnologias tem visado à obtenção de processos resistentes à corrosão, ambientalmente corretos e economicamente viáveis. A tecnologia alternativa que pode ir ao encontro desta necessidade é o PVD - physical vapor deposition, com o processo de sputtering. Neste sentido, este estudo tem como objetivo avaliar e comparar o desempenho de revestimentos de cromo aplicados por sputtering com verniz em relação ao desempenho do revestimento de cromo eletrodepositado. Para tanto, os revestimentos foram aplicados em zamac e foram caracterizados morfologicamente, eletroquimicamente e físico-quimicamente. Os resultados mostraram que os acabamentos de cromo depositados por sputtering apresentam características equivalentes quanto ao desempenho eletroquímico se comparados ao revestimento cromado no processo convencional, podendo ser uma alternativa de substituição com âmbito sustentável.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The high corrosion resistance of decorative hexavalent chromium coating, obtained thru electroplating processes, is well known for its wide usage and elevated efficiency. This coating has been used all throughout furniture and shoe’s industries, obtained via electrodeposition in Zamac pieces. However, the galvanic process presents a high pollution degree, due to the amount of generated waste, and the toxicity of the chemicals used. It is well known the hexavalent chromium is a carcinogenic agent, and how its residues are dangerous and hard treat properly. Because of this, the development of new technologies is aiming towards ecofriendly, economically viable, with a high corrosion resistance. The alternate technology that might be heading in this direction is PVD (Physical Vapor Deposition), with the sputtering process. In this sense, this paper’s main objective is to evaluate and compare the development of varnished sputtering applied chromium coatings, in relation to the performance of electrodeposited chromium coatings. For such, they were applied in Zamac and morphologically, electrochemically, and physically-chemically characterized. The results showed that the sputtering deposited chromium coatings presented similar characteristics to the conventional coating method, so it might be a suitable and clean alternative in those regards.

Resumo em Português:

RESUMO O titânio comercialmente puro (Ti cp) é o principal material usado na fabricação dos implantes dentários osseointegráveis. Para melhorar os índices de sucesso do tratamento odontológico e reduzir o tempo de osseointegração dos implantes, foram desenvolvidas várias metodologias de tratamento da superfície dos implantes. Para caracterizar as morfologias das superfícies dos implantes são usadas as análises no microscópio eletrônico de varredura (MEV), rugosidade, molhabilidade, identificação de possíveis contaminantes, ensaios in-vitro de culturas de células e in-vivo com animais. Entre as técnicas citadas, as mais usadas são as análises no MEV, as medidas dos parâmetros da rugosidade e da molhabilidade. Alguns trabalhos disponíveis na literatura sugerem a caracterização somente do valor de Ra sem apresentar uma explicação para a escolha deste parâmetro. No presente trabalho é feita a proposta de um modelo matemático para quantificar a relação entre os vários parâmetros da rugosidade 3D (Ra, Rq, Rz, Rms, Pico, Vale, PV, R3z e Smax) com a molhabilidade e a energia de superfície do Ti cp com dois tamanhos de grão (micrométricos e sub-micrométricos) e submetidos ao tratamento com ácido. Os resultados mostraram que para o nível de confiança de 95%, as propriedades das superfícies do Ti cp tratados com ácido são mais influenciadas pelos parâmetros de rugosidade Ra e Rms.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Commercially pure titanium (cp Ti) is the main material used in the manufacture of dental implants. To improve the success rate of dental implant treatment some dental implant surface treatment methodologies have been developed. To characterize the surfaces of dental implants are used scanning electron microscope (SEM) analysis, roughness and wettability measurements, in-vitro cell culture and in-vivo animal experiments. Among the techniques cited, the simplest are SEM analyzes, of roughness and wettability measurements. Some papers available in the literature show values of surface roughness parameters and suggest the use of the Ra value without presenting any explanation for the choice of this parameter. In the present work, a mathematical model is proposed to quantify the relationship between some parameters of the 3D roughness (Ra, Rq, Rz, Rms, Peak, Vale, PV, R3z and Smax) with the wettability and surface energy of cp Ti with two grain sizes (micrometric and sub-micrometric). The results showed that the properties of the acid treated cp Ti surfaces are more influenced by the roughness parameters Ra and Rms.

Resumo em Português:

RESUMO A contaminação de água por metais pesados ainda é um grande risco de poluição. Diante deste cenário, processos adsortivos e diversos materiais adsorventes têm sido empregados para descontaminação. Dentre os materiais sintéticos e bioadsorventes empregados, os sintéticos são eficientes na remoção de metais em solução aquosa, contudo agregam alto custo comparados aos bioadsorventes. Os bioadsorventes são em geral provenientes de biomassa agroindustrial e vêm se destacando por serem abundantes, renováveis e com custo acessível para remediação de efluentes com metais pesados na forma ionizada. Dentre os bioadsorventes, a casca da banana reúne grupos funcionais capazes de adsorver íons de metais pesados em meio aquoso. Dessa forma, este trabalho descreve o método de preparação e caraterização da farinha da casca de banana (FCB) através das técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Dispersiva em Energia de Raios X e Espectroscopia na Região do Infravermelho bem como estudos da capacidade adsortiva desse bioadsorvente para o íon Cu (II) em soluções aquosas. Os estudos de adsorção foram realizados através da avaliação das isotermas experimentais de adsorção em função do tempo de contato, variações do pH, temperatura e concentração de íon Cu (II) na solução pela técnica de batelada. As isotermas experimentais foram submetidas aos modelos matemáticos de isotermas de Langmuir e Freundlich. A capacidade máxima de adsorção alcançada pela FCB foi 15,1 mg de Cu (II) por grama de FCB, pH ajustado em 5 e tempo de saturação bastante rápido, em torno de 10 minutos. A isoterma de Langmuir foi o modelo que melhor se ajustou ao processo adsortivo de cobre (II) pela FCB e o preenchimento dos sítios ativos foi na faixa de 98,7%.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Contamination of water by heavy metals is still a major risk of pollution. Considering this scenario, adsorptive processes and various adsorbent materials have been used for decontamination. Among the synthetic materials and bioadsorbents used, the synthetics are efficient in the removal of metals in aqueous solution, however they add a high cost compared to bioadsorbents. The bioadsorbents are generally derived from agroindustrial biomass and have been noted for being abundant, renewable and cost-effective for the remediation of effluents with heavy metals in the ionized form. Among the bioadsorbents, the banana peel contains functional groups capable of adsorbing heavy metal ions in aqueous medium. Thus, this work describes the method of preparation and characterization of the banana peel flour through the techniques of Scanning Electron Microscopy (SEM), Dispersive Energy of x-ray (EDX) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), as well as studies of the adsorptive capacity of this bioadsorbent for the Cu (II) ion in aqueous solutions. The adsorption studies were carried out by evaluating experimental adsorption isotherms as a function of contact time, pH, temperature and Cu (II) ion concentration in the solution by batch technique. The experimental isotherms were submitted to the mathematical models of Langmuir and Freundlich isotherms. The maximum adsorption capacity achieved by the FCB was 15.1 mg of Cu (II) per gram of FCB, adjusted pH at 5 and very fast saturation time, around 10 minutes. The Langmuir isotherm was the model that best fitted the copper (II) adsorptive process by FCB and the filling of the active sites was around 98.7%.

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ABSTRACT In many places, charcoal production, using Australian Blackwood, is still a rudimentary process, generating huge environmental impact, due to the release of pyrolysis smoke into the atmosphere. Both the society and governmental agencies is pushing the factories to condense the smoke, generating byproduct known as pyroligneous liquor. Although it's largely used for agricultural purpose, as a fertilizer and phytosanitizer, its chemical composition presents hydrogen and oxygen rich compounds, making it a potential electrolyte in the surface treatment industry, especially for anodization. Organic alternatives are being used to replace these electrolytes to make the anodizing process cleaner. Then, for the first time, Australian Blackwood pyroligneous liquor was used as an anodizing electrolyte for titanium TICP-G2, to obtain oxides for protection and coloring of the metal. For such, suitable parameters to execute the process were determined (dilution, current density, temperature, agitation, pH, conductivity) and an analysis of the transient potential over time was made. The anodized surfaces were characterized using top view Scan Electronic Microscopy (SEM) and Grazing Incidence X-ray Diffraction (GIXRD). Based on the results presented, it can be concluded that the best parameters to anodize the titanium were obtained with 50% pyroligneous liquor diluted in water, obtaining colored surfaces and promoting the formation of oxide crystallites clusters mainly in longer process times (3600s).

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RESUMO Os novos aços bainíticos de resfriamento contínuo (CCBS) são uma excelente alternativa quando se requer elevada dureza, tenacidade e resistência à fadiga. Contudo, estima-se que a taxa de desgaste dos CCBS seja insuficiente para aplicação em componentes com alta solicitação mecânica, sendo necessário aprimorar suas propriedades de superfície. O objetivo deste estudo é o de analisar os efeitos da nitretação a plasma sobre à microestrutura e propriedades de desgaste do aço bainítico de resfriamento contínuo DIN18MnCrSiMo6-4. Portanto, tratamentos com duração de 6 horas foram conduzidos com pressão de 3 mbar, mistura gasosa composta por 76% N2 + 24% H2, e temperaturas de 400, 450, 500 e 550 °C, respectivamente. As amostras foram analisadas através de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, microdureza e ensaios de desgaste por deslizamento recíproco. Nas condições investigadas, foi possível obter uma camada de compostos e atingir um aumento de até 393% na dureza superficial, entretanto, o uso de temperaturas mais elevadas durante os tratamentos favoreceu a formação de camadas mais profundas. Em todas as amostras nitretadas, constatou-se a formação predominante da fase de nitretos ε-Fe2-3N e, em menor quantidade, da fase de nitretos γ’-Fe4N. Nos ensaios de deslizamento recíproco houve diminuição do desgaste das amostras nitretadas na temperatura de 550°C.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The new continuous cooling bainitic steels (CCBS) are an excellent alternative when high hardness, toughness and fatigue resistance are required. However, it is estimated that the wear rate of the CCBS is insufficient for application in highly mechanical loaded components, being necessary to improve the surface properties. The objective of this study is to analyze the effects of plasma nitriding on the microstructure and wear properties of DIN18MnCrSiMo6-4 continuous cooling bainitic steel. Therefore, treatments lasting 6 hours were conducted with a pressure of 3 mbar, a gas mixture composed of 76% N2 + 24% H2, and a temperature of 400, 450, 500 and 550 °C, respectively. The samples were analyzed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, microhardness and reciprocal sliding wear tests. Under the conditions investigated, it was possible to obtain a compound layer and to achieve an increase of up to 393% in surface hardness, however, the use of higher processing temperatures favored the extension of the depth layer. In all the nitrided samples, the major presence of ε-Fe2-3N nitrides phase was observed, and the γ'-Fe4N phase content was smaller. In the reciprocal sliding tests, there was a decrease in the wear of nitrided samples at temperature of 550 °C.

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RESUMO Para estender a vida útil de materiais metálicos dos artefatos das linhas de distribuição e de transmissão de energia vem sendo estudado um cristal do tipo hidrotalcita que funciona como nanorreservatório, para inibidores de corrosão. Os hidróxidos duplos lamelares (HDL) são denominados compostos do tipo hidrotalcita, que são permutadores de ânions. Estruturalmente, consistem em lamelas de hidróxidos de metais misturados com cargas positivas separadas por ânions e moléculas de água. Com a exposição a meios agressivos, estes trocam íons com o ambiente agressivo e, paralelamente, liberam um agente inibidor de corrosão intercalado entre as lamelas. Nesta pesquisa foram analisados, por meio da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), aço carbono 1010, aço carbono 1010 revestido com resina epóxi e aço carbono 1010 revestido com resina epóxi e adição de 5% de HDL Zn-Al de nitrito (Zn-Al- NO2-). O HDL foi caracterizado pelas técnicas de difração de raio-X (XRD) e espectroscopia de vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados obtidos evidenciaram a viabilidade da utilização do HDL de Zn-Al- NO2- nos artefatos metalicos das linhas de distribuição e de transmissão de energia, haja vista que conferiram uma maior resistência a corrosão frente à exposição e possível penetração de íons agressivos na matriz orgânica (resina).

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ABSTRACT To extend the useful life of power distribution and transmission lines metal artifacts, a hydrotalcite like nanomaterial has been studied because of its function as a nanocontainer for corrosion inhibition. The layered double hydroxides (LDH) are called hydrotalcite like material, wich are anion exchangers. Structurally, they consist of metal hydroxides with mixed positive charges separated by anionic and water molecules. Upon aggressive exposures, they can exchange ions with the environment, releasing a corrosion inhibition agent. In this research, three materials, (carbon steel 1010, carbon steel 1010 with epoxy resin and carbon steel 1010 with epoxy resin and the addition of 5% of LDH Zn-Al- NO2-) was analyzed by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The LDH was characterized by X-ray diffraction (XRD) and with Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The results obtained evidenced the application of Zn-Al- NO2- in the elements of the power distribution and transmisson lines, since they did confered greater corrosion resistance to exposure and possible penetration of aggressive ions in the epoxy matrix (coating).

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RESUMO O Babbitt, também conhecido como metal patente ou metal branco é uma liga macia muito utilizada em mancais de deslizamento que trabalham em contato com aço, e tem como elementos de base estanho ou chumbo, além de compostos intermetálicos formados geralmente por antimônio e cobre. O presente trabalho buscou avaliar a influência dos parâmetros rugosidade e espessura do revestimento no comportamento tribológico da liga quando em contato com o aço ABNT 1045. Foram realizados ensaios tribológicos de pino sobre disco, utilizando pinos de aço ABNT 1045 e corpos de prova de aço revestidos com Babbitt simulando o contato de um eixo sobre um mancal revestido com Babbitt. A rugosidade e a espessura do revestimento foram variadas em três níveis, com o intuito de observar o comportamento em relação ao atrito e ao desgaste com a modificação destas variáveis. Nos ensaios que utilizaram corpos de prova com as menores rugosidades dentro da faixa analisada, ocorreu um aumento de 0,05 ± 0,02 para 0,46 ± 0,06 no coeficiente de atrito quando se elevou a espessura de revestimento de 0,45 ± 0,07 mm para 1,08 ± 0,17 mm. O maior coeficiente de atrito foi observado no ensaio do corpo de prova com maior espessura de revestimento (1,08 ± 0,17 mm) e menor rugosidade (0,47 ± 0,01 mm), o maior desgaste foi registrado no ensaio com o corpo de prova de maiores espessura de revestimento e rugosidade (1,08 ± 0,17 mm e 1,29 ± 0,20 mm, respectivamente) e o menor desgaste e coeficiente de atrito foram obtidos pelo ensaio realizado no corpo de prova com menor rugosidade (0,43 ± 0,03 mm) e espessura de revestimento média (0,45 ± 0,07 mm).

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ABSTRACT Babbitt, also known as patent metal or white metal, is a soft alloy widely used in sliding bearings that work in contact with steel, and has as base elements tin or lead, as well as intermetallic compounds usually formed by antimony and copper. The aim of this work was to evaluate the influence of the parameters roughness and thickness of the coating on the tribological behavior of the alloy when in contact with steel ABNT 1045. Tribological pin-on-disk tests were performed using ABNT 1045 steel pins and Babbitt-coated steel test specimens simulating the contact of a shaft on a Babbitt-coated bearing. The roughness and the thickness of the coating were varied in three levels, in order to observe the behavior in relation to the friction and the wear with the modification of these variables. In the tests that used test specimens with the smallest roughness within the analyzed range, an increase of 0.05 ± 0.02 to 0.46 ± 0.06 in the friction coefficient occurred when the coating thickness was raised from 0.45 ± 0.07 mm for 1.08 ± 0.17 mm. The highest coefficient of friction was observed in the test of the specimen with a higher coating thickness (1.08 ± 0.17 mm) and lower roughness (0.47 ± 0.01 μm), the highest wear was recorded in the test with the highest coating thickness and roughness (1.08 ± 0.17 mm and 1.29 ± 0.20 mm, respectively) and the lowest wear and friction coefficient were obtained by the test performed in the specimen with the least roughness (0.43 ± 0.03 μm) and medium coating thickness (0.45 ± 0.07 mm).

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ABSTRACT In this work, the wettability of the galvannealed surface pretreated with the hybrid silane APTES/GPTMS film was measured by sessile drop method. The coatings were applied on the substrate from dip-coating method and dried in an oven. The study followed an experimental factorial design, 3³, with contact angle as response. The corrosion resistance was evaluated by electrochemical techniques and the surface morphology was characterized by scanning electron microscopy. The wettability results showed the best condition for galvannealed steel pretreated with the hybrid silane film for 2:1 APTES:GPTMS ratio, 2% silane concentration and 150 min of hydrolysis time, because the result may be related to a higher rate of hydrolysis of the silanes that is influenced by both the functional group present and by the type and number of hydrolyzed groups, resulting consequently in a higher availability of silanol groups in solution, promoting a greater crosslinking of the film on the metallic substrate.

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ABSTRACT The electrochemical impedance spectroscopy and the open circuit potential techniques were used to analyse coatings with layered double hydroxides intercalated with benzotriazole (BTA), nitrite (NO2), and a combination of the two. These materials were added 5% (m/m) to epoxy resin and applied on carbon steel surface as an anticorrosive system. The analyses were performed during 1000 h of salt spray chamber exposure. Morphology and particle distribution on the coatings were characterized by FEG-SEM. The LDH BTA formed a complex with zinc from the LDH layer and a phase based on ZnO/ZnOH, as shown by XRD analysis. This complex may have impaired the LDH-BTA- corrosion inhibition process, as it formed an undesired phase on Zn-Al layers. The LDH NO2- enhanced corrosion resistance, inducing formation of a passivating layer on the metal surface due to corrosion inhibitor release and chloride ion capture.

Resumo em Português:

RESUMO Componentes metálicos utilizados em diversas aplicações sofrem frequentemente a ação de cargas térmicas e mecânicas que reduzem o seu tempo de vida. Os tratamentos mecânicos de superfície são capazes de prolongar o tempo em serviço desses materiais. Esses processos atuam deformando plasticamente a superfície, promovendo o aumento da sua dureza e a indução de tensões residuais de compressão. A combinação desses fatores aumenta a vida da peça pois reduz a taxa de nucleação e propagação de trincas responsáveis por levar o material à falha por fratura. Apesar de processos de tratamento de superfície como o jateamento de granalha e o laser shock peening (LSP) serem utilizados para induzir tensões compressivas, o roleteamento não só induz tensão de compressão e aumenta a dureza superficial, como também promove a redução da rugosidade. Neste trabalho, uma simulação numérica bidimensional utilizando o método dos elementos finitos (Finite Element Method -FEM) foi aplicada ao roleteamento do aço ABNT 4140 endurecido (40 HRC), definindo a ferramenta como um elemento rígido, enquanto que o material da peça apresentou um comportamento elasto-plástico. A força e o avanço de roleteamento foram escolhidos como parâmetros de entrada cuja influência sobre a rugosidade e as tensões residuais foi analisada. Diferentemente de outros modelos numéricos bidimensionais, a rugosidade inicial da peça foi introduzida a fim de verificar a sua influência no processo. As simulações numéricas ocorreram entre a distância de dois picos de rugosidade, definida pela marca de avanço do torneamento prévio (0,2 mm). O software HertzWin foi utilizado para definir o avanço para cada condição, sendo este baseado na largura da linha de contato obtido para cada força separadamente. Os resultados numéricos sugerem a redução da rugosidade e o aumento da tensão residual de compressão a partir do aumento da força e da redução do avanço de roleteamento.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Metallic components for engineering applications are often employed under the action of thermal and mechanical loads, which tend to reduce their lifespan. Mechanical surface treatments appear as an alternative capable of extending the service life of these materials. These processes act by plastically deforming the surface, increasing its surface hardness and inducing compressive residual stresses. The combination of these factors leads to an increase of the part lifespan because it diminishes the nucleation and propagation of cracks, which are responsible for material failure by fracture. Although surface treatment processes such as shot peening and laser shock peening are widely used to induce compressive stresses, roller burnishing not only induces compressive stress and increases surface hardness, but also promotes the reduction of surface roughness. In this work, two-dimensional numerical simulation using the Finite Element Method (FEM) method for roller burnishing the hardened ABNT 4140 (40 HRC) steel was performed, considering the tool a rigid element, while the part was assumed as elasto-plastic. Burnishing force and feed rate were selected as input parameters which influence on roughness and residual stress induction was investigated. Moreover, unlike other two-dimensional numerical models, the initial roughness of the part was introduced in order to assess its influence on the process. In addition to that, the numerical simulation occurs in the interval from one peak to the other, defined by the feed mark of the previous turning operation (0.2 mm). The HertzWin software was used to define the feed rate for each condition, which was based on the half contact width (b) obtained for each force separately. The numerical results suggest the reduction of roughness and the increase of compressive residual when the rolling force is increased and the feed rate is reduced.

Resumo em Português:

RESUMO A síntese de cristais semiorgânicos formados por aminoácidos e metais nos últimos anos tem ganhado maior atenção devido às propriedades estruturais e vibracionais promissoras destas moléculas. Neste âmbito, este trabalho visou à síntese de um monocristal de L-Treonina complexado com o íon Cu2+ pelo método de evaporação lenta do solvente, bem como o estudo das propriedades estruturais, vibracional e térmica. O material foi obtido após 30 dias em pH 5.8. Verificou-se por meio da Difração de raios X que o cristal sintetizado possui estrutura monoclínica com grupo espacial P21. A análise por termogravimetria mostrou que o material é estável ate 50 °C, sofrendo uma transformação de fase por meio da perda das moléculas de água na célula unitária. Em 180 °C a DRX em conjunto com o método de Le Bail mostrou que o material adquire uma nova conformação estrutural, permanecendo em um sistema monoclínico e transitando para o grupo de simetria P121.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Semi-organic crystals synthesis formed by amino acids and metals in recent years has gained more attention because the promising structural and vibrational properties these molecules. In this context, this work aimed the synthesis of Cu2+ ion complexed L-Threonine single crystal by solvent evaporation slow method as well the study of structural, vibrational and thermal promising properties. The material was obtained after 30 days at pH 5.8. Was verified by X-ray diffraction that the synthetized crystal has a monoclinic system with space group P21. Thermogravimetric analysis showed that the material is stable up 50 ° C, undergoing a phase transformation by the loss of water molecules in the unit cell. At 180 ° C the XRD together with the Le Bail method showed material acquires a new structural conformation, remaining in a monoclinic system and transiting to the symmetry group P121.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The accelerated carbonation during the early cure age is a process used to improve the physical and mechanical properties of cement-based composites. In this work, cement-based composites with coir pith particles addition were subjected to the accelerated carbonation process during the first 48 hours of cure in a rich CO2 environment. After curing, the samples were dried and subjected to curing conditions until saturated at 28 days. Thermogravimetric analyses, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction patterns were used to analyze the impact of accelerated carbonation during the early cure age in cement-coir pith composite. The results of the physical properties show an increase in bulk density and surface density of the carbonated samples, as well as reduced water absorption. The reduction of the Ca(OH)2 resulting in the increasing of CaCO3 content was observed by thermogravimetric analysis. The carbonated samples had a 41% increase in compression strength and 28% in the modulus of rupture as compared to non-carbonate samples. The results showed the potential of the accelerated carbonation cure process in cement-based composites with vegetable coconut waste addition.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The rise of nanotechnology has allowed the development of several inorganic nanoparticles with strong biocidal properties against bacteria, fungi, and viruses. Among them, silver nanoparticles (AgNPs) stand out as one of the most promising antimicrobial nanomaterials. Graphene oxide (GO) is another attractive nanomaterial with antimicrobial properties. Although the antimicrobial effect of AgNPs and GO is known, the development of hybrid materials of GO-AgNPs has considerable interest in various applications since they may exhibit synergistic bactericidal properties that exceed the yields of the individual components. The aims of this work were to evaluate the antimicrobial activity and anti-adhesion properties of AgNPs and GO-AgNPs nanocomposites for potential applications in antimicrobial coatings. The antimicrobial activity was tested by agar diffusion method. It was found that activity varied according to the synthesis procedure of the nanomaterials. Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus and Kokuria rhizophila were the most susceptible strains. The nanocomposite GO- AgNPs synthetized using the ex-situ method exhibited the highest antibacterial activity against all the assayed strains. Similar results were obtained for bacterial adhesion inhibition tests. Thus, GO-AgNPs nanohybrids could be applied as antibacterial coatings to prevent bacterial biofilm development.

Resumo em Português:

RESUMO A nitretação a plasma é realizada em ferramentas de aços rápidos para aumentar a resistência ao desgaste da aresta de corte e reduzir a tendência do material usinado em aderir na ferramenta. O objetivo do presente trabalho é estudar a viabilidade da nitretação a plasma e do tratamento duplex em brocas de aço rápidoanalisnado o desgaste de brocas de aço rápido M2 submetidas a diferentes parâmetros de nitretação a plasma e deposição de filme de nitreto de titânio (TiN). As brocas passaram primeiro pelo tratamento de nitretação com, variando-se a temperatura em 350°C, 400°C, 450°C, 500oC e 550oC, enquanto o tratamento duplex foi dividido em nitretação convencional a 500 °C seguido de deposição de um filme fino de TiN aplicado pela técnica de deposição a plasma com gaiola catódica à temperatura de 400oC e 500 °C. As brocas nitretadas a 400°C ainda foram submetidas ao processo de deposição de um filme de TiN. Todas as brocas foram caracterizadas por microdureza Vickers e foram ensaiadas em centro de usinagem CNC, onde o corpo de prova era de aço AISI 4340. Foi realizada uma análise de desempenho entre os diferentes tratamentos, onde chegou à conclusão que o tratamento que resultou melhor desempenho na usinagem foi o tratamento de nitretação a 450°C. A camada nitretada das brocas foi analisada por perfil de microdureza, Microscopia Eletrônica de Varredura, porém observou-se que o valor de microdureza aumenta com o tempo de tratamento, e que a deposição do filme de TiN teve baixa relevância no desempenho da broca.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The increase in tool life corroborates to the growth of productivity in manufacturing industries. In this context, the application of surface coatings is an alternative to increase the tool life of helical drills, especially those of small diameter. This paper studies the viability of plasma nitriding and duplex treatment on high speed steel drills. The studied nitriding treatments were performed at temperatures of 450 °C and 500 °C, while the duplex treatment was divided into conventional nitriding at 500 °C followed by the deposition of a TiN thin film applied by the cathodic cage plasma deposition technique at a temperature of 500 °C. The drills were characterized by Vickers Microhardness Test, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersion Spectroscopy (EDS) and Performance Simulation, where the flank wear on the cutting edge and the dimensional quality of holes machined in SAE 1045 steel specimens were measured. All treatments resulted in a higher surface hardness than that of untreated material. The tools subjected to nitriding and duplex treatment at 500 ºC presented underperformance, not showing viability for application under these conditions. The nitrided drill at 450 °C showed a longer tool life than the untreated drill and produced all holes within the limits set by the 9H12 tolerance. The study showed that the application of plasma nitriding at a temperature of 450 °C contributed to increase the tool life of high speed steel drills and to improve the dimensional quality of the holes.

Resumo em Português:

RESUMO O emprego de resíduo cerâmico na produção do concreto pode ser considerado uma ação viável em prol da sustentabilidade na indústria da construção civil. No entanto, faz-se necessário, o estudo das propriedades físicas e mecânicas do concreto produzido com este resíduo, garantindo segurança e necessária vida útil das edificações. Neste sentido, este trabalho avalia a durabilidade dos concretos produzidos com agregados provenientes de resíduos de cerâmica vermelha visando seu emprego na produção de elementos estruturais em concreto armado. Para tanto, foram produzidos traços com substituição do agregado graúdo natural pelo resíduo de cerâmica vermelha nos teores de 40 e 100% de substituição, em volume. Foram realizadas análises de carbonatação, absorção por permeabilidade capilar, permeabilidade ao ar e penetração por cloretos para verificação da durabilidade, bem como a verificação de suas propriedades mecânicas, em especial, resistência à compressão axial. Os resultados demonstraram menor permeabilidade para os concretos produzidos com resíduo cerâmico e, consequentemente, menor ataque por cloretos e carbonatação para misturas com até 40% de resíduo cerâmico, o que sugere, consequentemente, que elementos estruturais executados com estas misturas alternativas estariam menos propensos à corrosão das armaduras. A análise por microscopia eletrônica por varredura evidenciou uma redução no diâmetro dos poros capilares, resultado da melhor hidratação da fase cimentícia por meio do fenômeno conhecido por cura interna, proporcionado pelo emprego do agregado cerâmico reduzindo, também, a espessura da zona de transição interfacial entre o agregado e a matriz cimentícia.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The use of ceramic waste in concrete can be evaluated as a viable action in favor of sustainability in the construction industry. However, it is necessary, the study of the physical and mechanical properties of the concrete made with residue, guaranteeing the safety and the recovery of the useful life of the buildings. In this sense, this work evaluated the production of concrete materials with aggregates derived from concrete residues in the armed plane. In order to achieve this, a gradual change of the natural high yield was introduced by the red ceramic process at 40 and 100% substitution by volume. Carbonation, absorption by capillary permeation, air permeability and penetration of chlorides were obtained for the verification of durability, as well as a record of their mechanical properties, especially axial compression strength. The results showed lower permeability for the concretes with the ceramic and, consequently, lower chloride attack and carbonation for mixtures with up to 40% ceramic waste, which suggests, therefore, that the elements executed with these alternative blends are less prone to corrosion of the reinforcements. The analysis by scanning electron microscopy evidenced a reduction in the diameter of the capillary pores, as a result of the better hydration of the cement phase through the phenomenon known as internal cure, provided by the use of the ceramic aggregate, also reducing the thickness of the interfacial transition zone between the aggregate and the cement matrix.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN El procesamiento de fibroína de seda (SF) por medio de la técnica de electrohilatura ha abierto un amplio campo de posibilidades para generar membranas fibrilares a escala micro y nanométrica, que aunados a las propiedades de biocompatibilidad y destacadas propiedades mecánicas de esta proteína, potencian su uso en diversas aplicaciones ingenieriles y biomédicas. Los procesos de electrohilatura se encuentran sujetos a una gran cantidad de variables y a las interacciones entre ellas, lo cual a su vez repercute en las propiedades morfológicas del material obtenido. En el presente trabajo se empleó SF proveniente de residuos serícolas colombianos, disuelta en ácido fórmico (AF) al 10% w/w, se estudiaron dos condiciones de campo eléctrico (R=1 y 2 kV/cm) a tres distancias (8, 10 y 12 cm), y bajo dos condiciones de flujo (0,05 y 0.1 mL/h). Las membranas fibrosas obtenidas fueron caracterizadas por microscopía electrónica de barrido (SEM), las imágenes se analizaron con el software ImajeJ para establecer presencia de defectos tipo beads, sus diámetros y distribuciones. Se encontró que el campo eléctrico menor R=1 disminuyó la aparición de defectos. Se realizó un análisis de varianza (ANOVA) bajo dicha condición y se hizo la comparación de medias usando la prueba Tukey (P <0.05) para las variables que mostraron diferencias significativas, usando el software estadístico R. Los resultados indican que los parámetros con efecto significativo son el flujo y la distancia. Por tanto, se estableció que, entre las variables estudiadas, los resultados conseguidos con R=1 kV/cm, distancia de 12 cm y flujo de 0,1 mL/h, promovieron la obtención de membranas fibrilares con diámetros nanométricos uniformes y sin defectos tipo beads.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The processing of silk fibroin (SF) by means of the electrospinning technique has opened a wide field of possibilities to generate fibrillar membranes at micro and nanometric scale, which together with the biocompatibility properties and outstanding mechanical properties of this protein, enhance its use in various engineering and biomedical applications. The electrospinning processes are subject to a large number of variables and the interactions between them, which in turn affects the morphological properties of the material obtained. In the present work we used SF from Colombian sericulture residues, dissolved in formic acid at 10% w/w, two electric field conditions were studied (R=1 and 2 kV/cm) at three distances (8, 10 and 12 cm) and under two flow conditions (0.05 and 0.1 mL/h). The fibrous membranes obtained were characterized by scanning electron microscopy (SEM); the images were analyzed with the ImajeJ software to establish the presence of beads defects, their diameters, and distributions. We found that the minor electric field R=1 decreased the appearance of defects. An analysis of variance (ANOVA) was performed under this condition and the comparison of means was made using the Tukey test (P <0.05) for the variables that showed significant differences, using the statistical software R. The results indicate that the parameters with significant effect were the flow and the distance. Therefore, it was established that, among the variables studied, the results obtained with R=1 kV/cm, distance of 12 cm and flow of 0.1 mL/h, promoted the obtaining of fibrillar membranes with uniform nanometric diameters and without beads defects.

Resumo em Português:

RESUMO Os módulos fotovoltaicos, para serem economicamente viáveis, devem apresentar durabilidade de, no mínimo, 25 anos de operação. A fim de elevar a vida útil dos módulos, é necessário controlar a degradação do encapsulante, o copolímero de etileno acetato de vinila (EVA), pela ação da radiação ultravioleta (UV) e de outros elementos de intemperismo. Esse artigo tem como objetivo avaliar a aplicabilidade de nanocompósitos de EVA e óxido de grafeno (GO) funcionalizado com octadecilamina (ODA) como encapsulantes, caracterizando-os, antes e após terem sido submetidos a processos de envelhecimento acelerado, pelas técnicas analíticas: espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR-ATR), análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). A fim de adquirir uma melhor dispersão do GO na matriz polimérica do encapsulante EVA, optou-se por sua funcionalização com octadecilamina. Os nanocompósitos preparados foram envelhecidos em câmara UVB, que é usualmente a radiação mais agressiva para polímeros. Os resultados da análise de FTIR-ATR indicam que a presença de GO incrementou a resistência à degradação do material. Foi também observada uma melhora nas propriedades térmicas dos filmes não envelhecidos, o que não foi observado nos envelhecidos. Conclui-se que a adição de GO trouxe benefícios quanto à resistência à degradação do material, embora a sua utilização em nanocompósitos para encapsulantes de célula fotovoltaica dependa do controle do número de folhas de grafeno o que modulará as propriedades ópticas e a transparência do encapsulante. O artigo apresenta uma contribuição para o avanço nas pesquisas referente à degradação, pela radiação UVB, do encapsulante EVA presente nos módulos fotovoltaicos de silício cristalino.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In order to be economically viable, photovoltaic modules must have durability of at least 25 years of operation. In order to increase the useful life of the modules, it is necessary to control the degradation of the encapsulant, the ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), by the action of ultraviolet radiation (UV) and other elements of weathering. This article aims to evaluate the applicability of nanocomposites of EVA and graphene oxide (GO) functionalized with octadecylamine (ODA) as encapsulants, characterizing them, before and after the aging processes, by using the analytical techniques: spectroscopy in infrared region by Fourier transform (ATR-FTIR), thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). In order to acquire a better dispersion of GO in the polymeric matrix of the EVA encapsulant, we opted for its functionalization with octadecylamine. The prepared nanocomposites were aged in a UVB chamber, which is usually the most aggressive radiation for polymers. The results of the ATR-FTIR analysis indicated that the presence of GO increased the degradation resistance. An improvement in the thermal properties of unaged films was also observed, which was not observed in the aged ones. It is concluded that the addition of GO brought benefits regarding the resistance to material degradation, although its use in nanocomposites for photovoltaic cell encapsulants depends on the control of the number of graphene sheets, which will modulate the optical properties and the transparency of the encapsulant. The article presents a contribution to the advancement of research regarding the degradation, by UVB radiation, of the EVA encapsulant present in crystalline silicon photovoltaic modules.

Resumo em Português:

RESUMO O setor ferroviário sempre tem estado em busca de um aumento do rendimento de seus produtos envolvidos no transporte de cargas e passageiros. Uma das formas de aumentar a eficiência deste tipo de transporte se baseia no aumento da velocidade dos trens e das cargas transportadas por eixo, o que torna as ferrovias mais competitivas. No entanto, estas soluções geram elevadas tensões nas rodas ferroviárias aumentando assim a possibilidade de ocorrerem falhas por fadiga nas mesmas. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar as propriedades mecânicas, incluindo fadiga, e as características microestruturais dos materiais utilizados na fabricação de rodas ferroviárias. Foram avaliados três materiais diferentes (Aço carbono – amostra fundida e forjada; Aço Microligado – amostra forjada) utilizados neste segmento através de ensaio microestrutural, tração, tenacidade à fratura e fadiga, sendo uma roda fabricada por forjamento e com aço classe “C” (0,7% C), uma fabricada por fundição com o mesmo material e outra roda forjada produzida com o aço classe “C” desgaseificado à vácuo e microligado com nióbio e molibdênio. Os resultados dos ensaios indicam que a roda forjada e microligada apresentou valores superiores das propriedades mecânicas quando comparado aos demais materiais estudados. Além disso, o processo de fabricação por forjamento apresentou melhores resultados quando comparado ao processo de fundição.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The railway sector has always been looking for an increase in the yield of its products involved in the transportation of cargo and passengers. One of the ways to increase the efficiency of this type of transport is based on increasing the speed of the trains and the loads transported per axle, which makes the railways more competitive. However, these solutions generate high stresses on the railway wheels, thus increasing the possibility of failure due to fatigue in them. In this context, the objective of this work is to evaluate the mechanical properties, including fatigue, and the microstructural characteristics of the materials used in the manufacture of railway wheels. Three different materials were evaluated (Carbon steel - cast and forged sample; Microalloyed steel - Forged sample) used in this segment through microstructural testing, traction, fracture toughness and fatigue, a wheel manufactured by forging and with class steel. “C” (0.7% C), one manufactured by casting with the same material and another forged wheel produced with vacuum-degassed class “C” steel and micro-bonded with niobium and molybdenum. The results of the tests indicate that the forged and microalloyed wheel presented superior values of the mechanical properties when compared to the other studied materials. In addition, the forging manufacturing process showed better results when compared to the casting process.