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Davi Alves da Silva
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Estudo dos parâmetros de superfície e da tensão resídual no Aço ABNT 4340 endurecido após retificação utilizando diferentes fluídos de corte
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Orientador : LEONARDO ROBERTO DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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LEONARDO ROBERTO DA SILVA
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MARCELO ARAUJO CAMARA
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Data: 05/02/2018
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A caracterização da topografia de superfícies de engenharia é muito importante em aplicações envolvendo atrito, lubrificação e desgaste. Apesar de a grande maioria das superfícies seja especificada por parâmetros 2D muitas vezes eles não são suficientes para caracterizar uma superfície. Verifica-se um amplo esforço por parte dos fabricantes e da comunidade científica em desenvolver parâmetros e metodologias com o intuito de caracterizar as superfícies para uma aplicação funcional específica. No processo de retificação as elevadas temperaturas ocorrem devido à remoção de material e são geradas tensões residuais na superfície usinada afetando o comportamento mecânico do material. O desempenho deste processo depende das condições de lubrirefrigeração para prevenir o superaquecimento da peça, que poderá interferir na integridade superficial da peça. Contudo, torna-se essencial que se façam estudos em busca de fluidos alternativos visando à redução destes problemas. Este trabalho visa analisar o comportamento de diferentes fluidos de corte (mix - 50% fluido integral a base de óleo mineral e 50% óleo de soja; fluido integral a base de óleo mineral e fluido de corte sintético), bem como a utilização da técnica de Mínima Quantidade de Lubrificante (MQL) no processo de retificação do aço ABNT 4340 endurecido, por meio do estudo dos parâmetros de superfície a da tensão residual. Por meio dos parâmetros 2D, 3D e da tensão residual foi possível obter uma boa caracterização da superfície do aço ABNT 4340 contribuindo para o entendimento do comportamento da superfície no processo de retificação de mergulho bem como a influência que os parâmetros e fluidos de corte exerceram nesse processo. No geral, os melhores resultados nos parâmetros avaliados foram verificados para o fluido de corte integral, porém tem-se uma boa opção a utilização do fluido mix, visto que, este apresentou bons resultados além de ser um fluido de corte que pode colaborar para uma manufatura ecologicamente correta.
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The characterization of topography of engineering surfaces is very important in applications involving friction, lubrication and wear. Although the large part of surfaces are specified by 2D parameters, they are often not sufficient to characterize a surface. Note a large effort is made by manufacturers and the scientific community to develop parameters and methodologies in order to characterize the surfaces for a specific functional application. In the grinding process high temperatures occur due to the removal of material and residual stresses are generated on the machined surface, affecting the mechanical behavior of the material. The performance of this process depends on the conditions of lubrication and cooling, preventing overheating of the part may interfere with the surface integrity of the piece. However, it is essential to make studies in search of alternative fluids in order to reduce these problems. This study aims to analyze the behavior of different cutting fluids (mix - 50% full fluid mineral oil base and 50% soybean oil; full fluid mineral oil base and synthetic cutting fluid) as well as the use of the technique Minimum Quantity Lubricant (MQL) in the grinding process of AISI 4340 hardened steel, through of the study of the surface parameters a of the residual stress. By means of the 2D, 3D parameters and residual stress, it was possible to obtain a good characterization of the ABNT 4340 steel surface, contributing to the understanding of the surface behavior in the dive grinding of process as well as the influence that the parameters and cutting fluids exercised on that surface process. In general, the best results in the evaluated parameters were verified for the integral cutting fluid, but a good option is the use of the mix fluid, since this one presented good results besides being a cutting fluid that can collaborate for an ecologically correct manufacture.
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LUCIANO FERNANDES DE MAGALHAES
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Avaliação do rejeito de minério de ferro como material cimentício suplementar
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Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
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MEMBROS DA BANCA :
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AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
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DOMINGOS SAVIO DE RESENDE
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MICHELLY DOS SANTOS OLIVEIRA
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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Data: 07/02/2018
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O presente trabalho avaliou a possibilidade do uso de um rejeito de minério de ferro como adição para substituição parcial do cimento Portland em compósitos cimentícios. O rejeito de minério de ferro foi processado moagem e calcinação nas temperaturas de 500 e 750°C. Para a caracterização foi realizada análise visual, microscopia eletrônica de varredura (MEV), granulometria a laser, difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X, análise termogravimétrica (TGA). Os rejeitos de minério de ferro in natura e calcinados tiveram sua pozolanicidade avaliada por meio do método de Luxan. Após a caracterização, os rejeitos foram utilizados na confecção de corpos de prova de argamassa com 10, 20 e 30% de substituição em peso do cimento Portland. Os compósitos foram submetidos a ensaio de compressão, com idades de 3, 7, 28 e 91 dias, ensaio de tração na flexão, com idades de 28 e 91 dias, e ensaios de absorção de água e ataque com ácido sulfúrico, com idades de 28 dias. Os resultados do ensaio de Luxan mostrou que os rejeitos calcinados apresentam propriedades pozolânicas. Os resultados das propriedades mecânicas mostraram queda na resistência, mas com valores acima de 30MPa para as substituições de 30% aos 28 dias. Em relação à resistência ao ataque ácido, a substituição do cimento pelo rejeito apresentou ótimos resultados. De maneira geral, a utilização do rejeito de minério de ferro em substituição ao cimento em argamassas é uma alternativa viável para a imobilização deste resíduo industrial.
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The present work evaluated the possibility of the use of an iron ore tail as an addition to partial replacement of Portland cement in cementitious composites. The iron ore reject was processed and calcined in the temperatures of 500 and 750 °C. For analysis, scanning electron microscopy (SEM), laser granulometry, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence, thermogravimetric analysis (TGA) were performed. The inorganic and calcined iron ore tailings had their pozolanicity evaluated by the Luxan method. After a characterization, the tailings were used in the preparation of mortar specimens with 10, 20 and 30% weight substitution of Portland cement. The composites were submitted to compression tests, with ages of 3, 7, 28 and 91 days, flexural traction test, with ages of 28 and 91 days, and water absorption and sulfuric acid attack, with ages of 28 days. The results of the Luxan test showed that the calcined tailings have pozzolanic properties. The results of mechanical properties showed a decrease in resistance, but with values above 30MPa for 30% substitutions at 28 days. In relation to the acid attack resistance, a replacement of the cement by the tailings showed excellent results. In general, the use of iron ore tailings instead of cement in mortars is a viable alternative for the immobilization of this industrial waste.
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STEFERSON FERREIRA DE OLIVEIRA
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Avaliação das propriedades tribológicas do aço SAE 52100 beneficiado e nitretado por descargas elétricas
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Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
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ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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MARCELO ARAUJO CAMARA
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ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
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Data: 20/02/2018
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O aço SAE 52100, em geral fornecido na condição esferoidizada, é bastante utilizado em componentes de rolamentos como pistas internas e externas, esferas, roletes e agulhas. O desenvolvimento da engenharia de superfície e suas novas abordagens de controle de atrito e desgaste, permitiram o aumento da vida útil de componentes, no qual destaque-se os tratamentos térmicos e termoquímicos. A máquina convencional de usinagem por descargas elétricas (EDM), geralmente utilizada em processos de eletroerosão, foi adaptada em novo processo denominado nitretação por descargas elétricas (NDE) que por meio de uma solução dielétrica de concentração (30g / l) ,como fonte de nitrogênio composta de água deionizada e ureia ,foi possível enriquecer a superfície do aço SAE 52100 com nitretos de ferro e cromo .Este trabalho investiga a influência do beneficiamento do aço SAE 52100 aliado a nitretação por descargas elétricas para a obtenção de melhores propriedades ao desgaste por deslizamento. Com isso, obteve-se o grupo de amostras esferoidizadas do material como recebido e o grupo de amostras beneficiadas forma que ambos foram nitretados por descargas elétricas e para correlacionar as propriedades ao desgaste com as propriedades mecânicas do material e formação de nitretos. Utilizaram-se de técnicas de microscopia óptica (OM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), revelando uma camada uniforme e endurecida, bem como o aumento de dureza em relação ao substrato avaliado pelo ensaio de microdurezaVickers (HV). A formação dos nitretos foi comprovada por meio de difração de Raio-X (DRX) e as propriedades ao desgaste por deslizamento foram medidas por meio de curvas de coeficiente de atrito por distância de deslizamento, realizadas em um tribômetro pino sobre disco. Foram realizados mapeamentos por espectroscopia por energia dispersiva (EDS) nas trilhas formadas durante o ensaio de desgaste por deslizamento para a identificação do mecanismo de desgaste adesivo. O trabalho confirma que a modificação da superfície aumenta a resistência ao desgaste, pois contribuiu para a diminuição do atrito, aumento da resistência mecânica e diminuição da taxa de desgaste do aço SAE 52100.
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SAE 52100 steel, usually supplied in the spheroid condition, is widely used in bearing components such as in ner and outer race ways, balls, roller sand needles. The develop ment of surface engineering and its new approaches to control friction and wear, allowed the increase of the useful life of components, in which the thermal and thermo chemical treatments stand out. The conventional electric discharge machining (EDM) machine, generally used in electro-erosion processes, was adapted in a new process called nitriding by electric discharges (NDE) that by means of a dialect trice concentration solution (30g / l) as a source of nitrogen composite of deionized water and urea, it was possible enrich the SAE 52100 steelsurfacewithironandchromiumnitrides.Thisworkinvestigatestheinfluenceofthe SAE 52100 steel alloyed with nitriding by electric discharges to obtain better properties due to wear. Slipping. Thus, the group of spheroid samples of the material as received was obtained and the group of samples benefited so that both were nitride by electric discharges and to correlates the properties to the wear with the mechanical properties of the material and formation of nitrites. Optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) techniques were used, revealing a uniform and hard e ned layer, as well as the increase of hardness in relation to the substrate evaluated by the Vickers (HV) micro hardness test. The formation of nitrides was confirmed by X-ray diffraction (XRD) and slip wear properties were measured by sliding distance friction coefficient curves performed on a pin-on-disctribo meter. Dispersive energy spectros copy (EDS) mapping was performe don’t racks formedduring thes lip we artest to identify the ad hesive wear mechanism. The work confirms that the surface modification increases the wear resistance because it contributed to the decrease of the friction, increase of the mechanical resistance and decrease of the wear rate of SAE 52100 steel.
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Cintia Braga Briseno
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Influência do processamento térmico no desenvolvimento da microestrutura multiconstituída e no comportamento mecânico de um aço assistido pelo efeito TRIP
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Orientador : ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
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MEMBROS DA BANCA :
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ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
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NILTON DA SILVA MAIA
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WELLINGTON LOPES
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DAGOBERTO BRANDÃO SANTOS
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GILMAR CORDEIRO DA SILVA
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Data: 22/02/2018
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Os aços assistidos pelo efeito TRIP apresentam grande potencial e aplicabilidade na indústria automobilística devido às suas combinações ótimas de propriedades, que permitem a produção de chapas mais finas sem o comprometimento do desempenho dos componentes. A excelente combinação de alta resistência mecânica, ductilidade e elevada resistência ao impacto observada nos aços TRIP se deve a estrutura multifásica presente nestes aços, produzida em geral por um processamento térmico que consiste em um aquecimento intercrítico seguido de tratamento isotérmico na faixa de transformação bainítica. Neste trabalho foram analisados os efeitos das temperaturas de recozimento intercrítico e de transformação bainítica, bem como do tempo de tratamento isotérmico, na microestrutura e propriedades mecânicas de um aço assistido pelo efeito TRIP.As análises foram conduzidas em termos de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, difração de raios-X, ensaios de dureza, ensaios de tração e análises referentes ao comportamento de encruamento do material por quatro métodos distintos: linearização da curva σ x ε, taxa de encruamento, expoente de encruamento instantâneo e análise de Crussard-Jaoul. O aumento do tempo de austêmpera favoreceu a formação de bainita com morfologia em ripas e permitiu maior retenção de austenita no material, resultando em menores valores de dureza e limite de escoamento. A redução na temperatura de austêmpera favoreceu o refinamento da estrutura bainítica e resultou em frações de austenita retida inferiores, porém com maior teor de carbono. Em geral, a utilização de uma menor temperatura intercrítica promoveu menores valores de dureza devido ao aumento da fração volumétrica de ferrita. Quanto aos métodos de encruamento utilizados, a análise pelo expoente de encruamento instantâneo apresentou-se como a mais adequada para a avaliação do comportamento de deformação do aço estudado.
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TRIP-assisted steels shows great potential and applicability in automotive industry due to their excellent combinations of properties that allow the production of thinner sheets without compromising the performance of components. The excellent combination of high strength, ductility and crashworthiness observed in TRIP steels is related to the multiphase structure present in these steels, produced usually by a thermal treatment consisting in intercritical annealing followed by isothermal treatment in the bainitic transformation range. In this work the effects of the intercritical annealing and bainitic transformation temperatures, as well as the holding time at isothermal bainitic temperature, on the microstructure and mechanical properties of a TRIP-assisted steel were analyzed. Evaluations were conducted in terms of optical microscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, X-ray diffraction, hardness tests, tensile tests and analyzes concerning the work hardening behavior of the material by four different methods: Hollomon analysis, work hardening rate, instantaneous n value and Crussard-Jaoul analysis. Higher austempering times favored the formation of bainite with lath morphology and allowed greater retention of austenite, resulting in lowerhardness values and yield strength. Reduction of austemperingtemperature favored the refinement of the bainitic structure and resulted in lower retained austenite fractions, but with a higher carbon content. In general, the use of a lower intercritical temperature promoted lower hardness values due to the increase of ferrite proportion. As for the hardening methods used, the analysis concerning the instantaneous n value was the most adequate for the deformation behavior evaluation of the studied steel.
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ISABELA CRISTINA DE OLIVEIRA ALENCAR
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Influência do modo de deformação plástica no endurecimento do aço BH 220
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Orientador : WELLINGTON LOPES
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MEMBROS DA BANCA :
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ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
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LEONARDO NEVES
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WELLINGTON LOPES
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Data: 23/02/2018
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O endurecimento de um aço provocado pela restrição à movimentação das linhas de discordâncias, conhecido como efeito bake hardening depende de diversas variáveis, dentre as quais, a quantidade de pré-deformação adotada antes da execução do tratamento térmico, o qual visa simular a operação de cura da pintura praticada no ambiente da indústria automotiva, além da direção de solicitação mecânica (anisotropia). Considerando esses aspectos, este trabalho apresenta o estudo do efeito BH para o aço BH 220 após deformação feita por dois modos distintos: tração e cisalhamento, além do cisalhamento efetuado em duas direções (0° e 90° em relação à direção de laminação, DL, de modo isolado ou combinado) para valores de deformação efetiva aproximada de 1%, 2%, 3% e 4% em tração e em cisalhamento de amostras retiradas a 0° DL e a 90° DL. Os resultados preliminares indicaram a influência do modo e da quantidade de pré-deformação no efeito BH, além da direção de solicitação mecânica.
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The hardening due to the restriction to the dislocation movement occurred by the Bake Hardening effect depends on several variables, such as the amount of .of pre-strain used during the heat treatment, which is similar to the operation of paint in automotive industry, and the direction of mechanical effort (anisotropy). Considering theses aspects, this work presents the study of BH effect of BH220 steel prestrained up to 1%, 2%, 3% and 4% of effective strain in samples cut at 0° and 90° of original rolling direction by tensile and shearing tests. The results indicated the influence of mode and amount of prestrain and direction on the BH effect
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Ricardo Augusto Santos de Morais Gomes
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Reciclagem de para-brisas automotivos: separação entre o filme PVB e o vidro
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Orientador : ROGERIO ANTONIO XAVIER NUNES
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MEMBROS DA BANCA :
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ROGERIO ANTONIO XAVIER NUNES
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FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
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WAGNER SADE
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Data: 26/02/2018
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Em 2010 cerca de 60 mil toneladas de sucata de para-brisas foram geradas no Brasil, no entanto, apenas 8% desse total foram recicladas. Os para-brisas atuais são de vidro laminado, que consiste em duas camadas de vidro com uma camada de filme do polímero polivinil butiral (PVB) entre eles. Apesar do vidro e do PVB serem recicláveis, eles precisam ser separados e esse processo de separação dificulta a reciclagem dos para-brisas. O método mais utilizado de separação entre o PVB e o vidro é o método da trituração, no entanto, esse processo não permite reciclar 100% dos materiais, uma vez que parte dos cacos de vidro gerados durante a trituração ficam aderidos ao PVB, gerando um resíduo com cerca de 30% da massa inicial do para-brisa. O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um processo para separação completa entre filme PVB e o vidro dos para-brisas, permitindo a reciclagem do vidro e do PVB sem geração de resíduos. Foram utilizados corpos de prova de vidro laminado plano para estabelecer os parâmetros do processo. O processo foi testado para amostras de para-brisas do automóvel Fiat Palio, foram testadas amostras de para-brisas das marcas Pilkington e Saint-Gobain Sekurit. O método desenvolvido neste trabalho consiste em três etapas sendo elas: fragmentação do vidro, ataque termoquímico e remoção dos fragmentos de vidro remanescentes. Como resultado obteve-se o filme de PVB livre de fragmentos de vidro, o que permite a reciclagem do polímero e do vidro.
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In 2010 around 60 thousands tons of windshield scrap were genereted in Brazil. However, only 8% of it was recycled. The current windscreens are made of laminated glass, which consists of two layers of glass and a layer of polyvinyl butyral (PVB) polymer in between. Both glass and PVB are recyclable, but they need to be separated, which hinders the recycling of windshields. The most used method of separation between PVB and glass is shredding. However, this process does not recycle 100% of the materials, as some of the shards of glass generated during the shredding are attached to the PVB, that generates a residue that’s contains 30% of the initial windshield mass. The objective of this work is to develop a process for complete separation between PVB film and the windshield glass, allowing the recycling of glass and PVB with no waste generation. Flat laminated glass proof body were used to establish the process parameters. The process was tested for windshield samples of Fiat Palio car, samples of Pilkington and Saint-Gobain Sekurit windshield brands were tested. The method developed in this study consists of three stages: glass fragmentation, thermochemical attack and removal of the remaining glass fragments. As a result, the PVB film was obtained without glass fragments, which allows recycling of both the polymer and the glass.
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LOUDIANA MOSQUEIRA ANTONIO
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Influência da adição de boro na resistência ao desgaste abrasivo de ferro fundido branco alto cromo
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Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
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GERALDA CRISTINA DURÃES DE GODOY
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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MARÍLIA MENDONÇA DE LIMA
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Data: 27/02/2018
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Os ferros fundidos branco alto cromo (FFCr) são ligas ferrosas com alta resistência ao desgaste. Isso se deve à elevada fração volumétrica de carbonetos eutéticos (10 - 30%) que é distribuída em uma matriz metálica constituída de austenita, martensita e carbonetos secundários do tipo MyCx. Nesse trabalho, será estudado o efeito da adição de boro na resistência ao desgaste dos ferros fundidos brancos alto cromo, com adição de molibdênio. Para alcançar tal objetivo, incialmente foram fundidas ligas de FFCr da classe ASTM A532 IIIA com e sem adição de boro. Posteriormente, as ligas foram tratadas termicamente passando por recozimento, desestabilização e revenimento. Após o tratamento térmico, as amostras foram usinadas e cortadas. Foram realizados os seguintes ensaios: (i) Metalografia das ligas (lixamento e polimento e ataque com Vilela) por microscopia óptica, (ii) difração de raios X (DRX), (iii) mapeamento químico e análise de EDS pontual nos constituintes, (iv) dureza Vickers, (v) dureza por penetração instrumentada (matriz e carbonetos das amostras tratadas termicamente) (vi) desgaste abrasivo roda de borracha em condição mais severa e mais branda para avaliar o comportamento das ligas (vii) perfilometria e microscopia eletrônica de varredura das superfícies desgastadas. Os resultados mostraram microestrutura eutética para a amostra sem adição de boro e microestrutura hipereutética para a liga com adição de boro e presença de carbonetos secundários após tratamento térmico para a liga com boro. Foi possível, então, relacionar a microestrutura e a dureza com a resistência ao desgaste das ligas. Ficou claro que o desgaste depende, além das propriedade intrínsecas ao material, das condições a que o material é submetido.
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High Chromium Cast Iron (HCCI) are ferrous alloys with high wear resistance. This is due to the high volumetric fraction of eutectic carbides (10 - 30%) that is distributed in a metallic matrix consisting of austenite, martensite and secondary carbides (MyCx). In this work the effect of the boron addition in the HCCI microstructure will be studied. To achieve this purpose, HCCI alloys of the ASTM A532 IIIA class were initially cast with and without boron addition. Subsequently, the alloys were thermally treated by annealing, destabilization and tempering. After the heat treatment, the samples were machined and cut. The following tests were performed: (i) metallography (sanding, polishing and Vilela etching) by optical microscopy, (ii) X-ray diffraction (XRD), (iii) chemical mapping and spot EDS analysis on constituents, (iv) Vickers hardness, (v) instrumented penetration hardness (vi) abrasive wear rubber wheel in severe and softer condition to evaluate the behavior of alloys (vii) profilometry and scanning electron microscopy of worn surfaces. The results showed eutectic microstructure for a sample without boron and hypereutectic microstructure for the alloy with boron addition and presence of secondary carbides after heat treatment for the alloy with boron. It was possible to relate the microstructure and hardness with alloys wear resistance. It was clear that the wear depends, in addition to the properties intrinsic to the material, of the conditions to which the material is subjected.
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Joyce Christine Ribeiro
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Estudo do efeito bake hardening para o aço BH220 após uma operação de estampagem
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Orientador : WELLINGTON LOPES
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MEMBROS DA BANCA :
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ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
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MARCELLO ROSA DUMONT
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WELLINGTON LOPES
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Data: 27/02/2018
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O endurecimento decorrente do efeito Bake Hardening, BH, foi estudado neste trabalho. Este método é comumente utilizado para aumentar a resistência mecânica de aços na indústria automobilística. Tal mecanismo de endurecimento depende de diversos parâmetros, como as condições usadas para a deformação plástica do material, da temperatura e tempo do tratamento térmico, da composição química do aço, dentre outros. Considerando essa abordagem esse trabalho apresentou um estudo do endurecimento por efeito Bake Hardening para o aço BH220 no estado laminado com 1% de pré-deformação após a execução de uma operação de estampagem mediante a análise do aumento da resistência mecânica. As amostras foram tiradas a 0° e a 90° em relação à direção de laminação. A análise da resistência mecânica foi feita utilizando-se as técnicas de tração, com pré deformações variando de 0,4 até 3% e da técnica de cisalhamento, com pré deformações partindo de 0,4% e alcançando valores de 11%. Os resultados indicaram forte influência da posição das amostras retiradas do produto estampado no endurecimento por encruamento, bem como da deformação plástica aplicada ao aço BH220. As amostras retiradas do produto estampado e deformadas em tração na condição laminado1% revelaram que a direção C desse produto foi a que exibiu o maior endurecimento por encruamento. De modo geral verificou-se nas amostras retiradas a 90°DL comportamento mecânico diferenciado em tração e em cisalhamento: sendo observado um aumento do efeito BH com o acréscimo da quantidade de pré-deformação enquanto em cisalhamento notou-se uma queda do efeito BH com o aumento da quantidade de pré-deformação em cisalhamento. As respostas do material variaram também em virtude do modo de deformação aplicado. Em termos de tração houve endurecimento do material, enquanto que em cisalhamento houve amaciamento para determinadas situações.
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The hardening of the Bake Hardening effect, BH, was studied in this work. This method is commonly used to increase the mechanical strength of steels in the automotive industry. Such a hardening mechanism depends on several parameters, such as the conditions used for the plastic deformation of the material, the temperature and time of the heat treatment, the chemical composition of the steel, among others. Considering this approach this work presented a Bake Hardening hardening study for the BH220 steel in the 1% preformed state after performing a stamping operation by analyzing the increase in mechanical strength. Samples were taken at 0 ° and 90 ° with respect to the rolling direction. Mechanical strength analysis was done using tensile techniques, with pre-deformations ranging from 0.4 to 3% and shear technique, with pre-deformations starting at 0.4% and reaching 11%. The results indicated a strong influence of the position of samples taken from the stamped product on hardening by hardening, as well as the plastic deformation applied to BH220 steel. Samples taken from the stamped product and tensile deformed in the 1% laminate condition revealed that the C direction of this product exhibited the greatest hardening by hardening. In the samples drawn at 90 ° DL, a differential mechanical behavior in traction and shear was observed: an increase of the BH effect was observed with the increase of the amount of pre-deformation while in shear, a decrease of the BH effect was observed with the increase of the amount of pre-deformation in shear. The responses of the material also varied by virtue of the mode of deformation applied. In terms of traction, the material was hardened, while in shear, there was softening for certain situations.
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SAMUEL ALMEIDA FONSECA
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ESTUDO DA VIABILIDADE TÉCNICA DA RECICLAGEM A QUENTE DE CONCRETO ASFÁLTICO FRESADO PARA APLICAÇÃO A FRIO COMO MATERIAL PARA CONFECÇÃO DE REMENDOS
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Orientador : FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
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MEMBROS DA BANCA :
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CLAUDIO JOSE MARTINS
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FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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Data: 26/03/2018
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Sabe-se que, com o passar dos anos, o pavimento asfáltico torna-se danificado devido a alguns fatores, como intempéries, e aos esforços repetitivos causados pelo tráfego. Com isso, ocorre o aparecimento de defeitos na superfície do pavimento, como trincas, afundamentos, buracos, dentre outros. A manutenção dos pavimentos torna-se necessária devido a este fato. Como material de descarte da manutenção das vias tem-se o que chamamos de concreto asfáltico fresado (CAF), principal material desta pesquisa. Aliado a questões ambientais e econômicas, o presente trabalho propõe a reciclagem do CAF com adição de REOB (Re-refinedengineoilbottom) e ligante asfáltico com SBS (CAP 65/80). Buscou-se produzir uma mistura asfáltica reciclada a quente que possa ser aplicada a frio (temperatura ambiente) em operações “tapa-buracos”. Fez-se a caracterização do CAF e das misturas de remendos através de técnicas do MEV e EDS, bem como a confecção dos corpos de prova conforme a metodologia Marshall. Os corpos de prova foram testados no ensaio de tração à compressão diametral, estabilidade/fluência Marshall a fim de avaliar se a mistura será viável tecnicamente para esse tipo de aplicação. Os resultados mostraram que para 15% de REOB a aplicação a frio é viável, porém tal material necessita ser aplicado em locais onde o mesmo fique confinado, como é o caso de remendos de buracos, devido à redução significativa da resistência. Foi possível verificar que a redução da quantidade de REOB para 10 e 5% apresentou uma melhora relativa da resistência, porém ocorre uma piora da trabalhabilidade do material a frio.
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Mostrar Abstract
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It is known that over the years, asphal tpavement be comes damaged dueto some factors, such as inclement weather, and there petiti vestresses caused by traffic. This leads to the appearance of defects in the surface of the pavement, such as cracks, sinkings, holes, amongothers. The main tenance of the pavements becomes necessary dueto this fact. As material for discarding road main tenance we have what we call asphalt concrete milling (CAF), the main material of this research. In addition to environ mental and economic is sues, the present work proposes there cycling of CAF with REOB (Re-refined engine oil bottom) and asphalt binder with SBS (CAP 65/80). It is intended here to produce a hot recycled asphalt mixture which can be applied cold (ambient temperature) in "borehole" operations. The CAF and the patching mixtures were characterized by MEV and EDS techniques, as well as the preparation of the specimens according to the Marshall methodology. The specimens were tested in the diametral compression, stability / creep Marshall test in order to evaluate if the mixture will be technically feasible for this type of application. The results showed that for 15% REOB the cold application is feasible, but such material needs to be applied in places where it is confined, as in the case of pothole patches, due to the significant reduction of the resistance. It was possible to verify that the reduction of the amount of REOB to 10 and 5% showed a relative improvement of the resistance, but a worsening of the cold material workability occurs.
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GABRIELA MOREIRA LANA
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Síntese, caracterização e funcionalização de partículas magnéticas para alicação biomédica
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Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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DANIELLE MARRA DE FREITAS SILVA
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HERMES DE SOUZA COSTA
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JURGEN VONDUNG
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PETER WILLIAM DE OLIVEIRA
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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Data: 26/03/2018
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Nanopartículas superparamagnéticas de óxidos de ferro (SPIONs) tem sido intensamente estudada para diversas aplicações industriais, ambientais e biomédicas. No campo dos biomateriais, as nanopartículas apresentam propriedades importantes para aplicações em tratamento de câncer por hipertermia, agentes de contraste de ressonância magnética, entrega controlada de drogas, entre outras aplicações. Nesse trabalho, nanopartículas superparamagnéticas de óxidos de ferro foram sintetizadas pela rota de coprecipitação e funcionalizadas com ácido oleico em mono e bicamada. Foram realizados ensaios de caracterizações físico-químicas, através de análises de microscopia eletrônica de transmissão (MET) comprovaram tamanho de partícula igual ou inferior a 10 nm, análises de magnetização (em magnetómetro de amostra vibratório – VSM) comprovaram o caráter superparamagnético do material sintetizado e os resultados de espectroscopias Mössbauer e de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) comprovaram as fases presentes e a ligação covalente das moléculas de ácido oleico na superfície das nanopartículas, estabelecendo o potencial uso terapêutico das nanopartículas de magnetita superparamagnética.
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Superparamagnetic nanoparticles of iron oxides have been intensively studied for many industrial, environmental and biomedical applications. As biomaterials, nanoparticles have interesting properties for applications such as hyperthermia cancer treatments, contrast agents in MRI, controlled drug delivery, among others.In this project, superparamagnetic nanoparticles of iron oxides were synthetized by co-precipitation and coated with oleic acid in mono and bilayer. TEM analysis showed the particle size equal or inferior to 10 nm, magnetization analysis (VSM) proved the superparamagnetic character of the synthesized material and the results spectroscopies of Mössbauer and Fourier Transform Infrared (FTIR) confirmed the presences of phases and oleic acid molecules on the surface of the nanoparticles, recommending the potential of therapeutic use of nanoparticles of superparamagnetic magnetite.
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Ismael Nogueira Rabelo de Melo
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Caracterização e avaliação da resistência ao desgaste de uma liga de ferro fundido alto cromo com adição de Nióbio.
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Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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JOEL LIMA
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LEONARDO ROBERTO DA SILVA
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Data: 14/05/2018
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Os ferros fundidos alto cromo (FFAC) têm sido amplamente utilizados, especialmente no setor da mineração, na fabricação de componentes envolvendo grandes solicitações de resistência ao desgaste abrasivo. Muitas pesquisas de materiais de alta resistência ao desgaste estão sendo desenvolvidas. O Nióbio pode ser adicionado às ligas de ferros fundidos brancos alto cromo para aumentar a resistência ao desgaste. A distribuição e a morfologia dos carbonetos de nióbio (NbC) devem ser controladas para otimizar a resistência ao desgaste da liga, que é aprimorada pela formação destes carbonetos de alta dureza homogeneamente distribuídos. O presente trabalho consistiu na avaliação da influência da adição de 0,476% e 1,014% de Nióbio na microestrutura e resistência ao desgaste em uma liga de FFAC 26%Cr e 2,8%C e Nióbio em escala residual, com teor de 0,063%Nb. Foi verificada a presença de carbonetos NbC de morfologia fina e enganchada bem como o aparecimento de camadas ricas em Nióbio em torno dos carbonetos M7C3 podendo atuar como revestimentos de maior dureza. Houve redução significativa da fração volumétrica de carbonetos com o aumento do teor de Nióbio resultando na alteração das microestruturas de eutética para hipoeutética. Os carbonetos NbC impediram a redução da dureza em função da redução da fração volumétrica de carbonetos nas ligas tratadas termicamente, contudo, houve redução da dureza nas ligas sem tratamento térmico devido à maior sensibilidade da dureza em função da fração volumétrica de carbonetos. A liga hipoeutética com 1,014%Nb apresentou perdas de massa equivalentes à liga eutética com teor de Nióbio em escala residual em ensaios com carga de 45 N e 130 N. Os resultados indicaram reduções de perda de massa de até 32,17% com a adição de 0,476%Nb com dureza estatisticamente equivalente à dureza da liga com Nióbio residual. A liga com 0,476%Nb e maior resistência ao desgaste abrasivo foi portadora do maior teor de austenita retida (36%), ficando as ligas sem adição de Nióbio e 1,014%Nb com 32% e 30% de austenita retida respectivamente.
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The high chromium cast iron (HCCI) has been widely used, especially in the mining industry when high abrasive wear resistance components are required. Many searches for higher wear resistance materials are being done. Niobium can be added to high chromium cast iron alloys by to increase wear resistance. The Distribution and Morphology of Niobium Carbides (NbC) should be used to optimize alloy strength, which is enhanced by the formation of these homogeneously distributed high hardness carbides. The present work evaluated the influence of 0.476% and 1.014% Niobium addition in microstructure and wear resistance in a 26% Cr - 2.8% C with Niobium in residual scale, with a content of 0.063% Nb alloy. It was verified a fine and hooked NbC carbides and some NbC rich Niobium layers around M7C3 carbides, being able to act as higher hardness coatings. Significant carbides volumetric fraction (CVF) reduction was verified with Niobium increase content, resulting in microstructures changes from eutectic to hypoeutectic morphology. The NbC carbides prevented the hardness reduction due to the CVF reduction in the heat-treated samples, however, the NbC carbines was not enough do prevent the hardness reduction caused by CVF reduction in the as-cast samples because of the higher sensitivity of hardness from CVF content in austenitic matrix. The hypoeutetic 1.014% Nb alloy presented equivalent mass losses to the eutectic with residual scale Niobium content alloy in tests with 45 N and 130 N loads. The results indicated mass loss reductions up to 32.17% with 0.476 % Nb content with statistically equivalent residual Niobium alloy hardness. The higher abrasive resistance alloy (0.476% Nb) presented the highest retained austenite content (36%), no Niobium addition alloy (32%) and 1.014% Nb with 30% of retained austenite content.
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PEDRO HENRIQUE RIBEIRO XAVIER
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Análise do desgaste de ferramentas de corte no fresamento de peças com diferentes geometrias.
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Orientador : SANDRO CARDOSO SANTOS
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MEMBROS DA BANCA :
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LEONARDO ROBERTO DA SILVA
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LUIS HENRIQUE ANDRADE MAIA
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SANDRO CARDOSO SANTOS
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YUKIO SHIGAKI
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Data: 22/05/2018
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A compreensão dos fenômenos que ocorrem durante a usinagem permite o aumento da previsibilidade do processo, levando ao aumento da produtividade durante a fabricação. Conhecer bem as variáveis e os parâmetros de usinagem é de fundamental importância para entender o comportamento na interface entre a ferramenta e a peça de trabalho. Por ser um processo intermitente, o fresamento submete a ferramenta de corte a variações cíclicas de temperatura e tensão, geradas pelo movimento de rotação da fresa durante a usinagem. Este trabalho tem o objetivo de analisar o desgaste das ferramentas de corte no fresamento frontal de peças com diferentes geometrias. Essas variações provocam avarias e desgastes, que podem ocasionar a quebra e consequente fim da vida das ferramentas. Fatores como o comprimento e a geometria da peça influenciam no número de entradas e saídas da ferramenta na peça, intensificando o seu desgaste. No trabalho foram realizados ensaios de fresamento frontal em duas barras de aço SAE 1045 com diferentes geometrias, mantendo-se todos os parâmetros de corte constantes. Para diferenciá-las, foram usinados canais em uma delas, respeitando-se o comprimento de corte total, que foi de 300mm. Após uma quantidade definida de entradas e saídas de corte, as ferramentas passaram por sucessivas análises em microscópio óptico e medição de massa, com o intuito de identificar e caracterizar as formas e os mecanismos de desgaste presentes. Concomitantemente, foram coletados sinais de vibrações mecânicas do sistema composto pelos corpos de prova e as ferramentas de corte, com o objetivo de ratificar a influência da geometria das peças na evolução do desgaste das ferramentas. Os dados coletados para cada peça foram dispostos em gráficos para o melhor entendimento e comparação do desempenho entre as ferramentas, e observou-se que o número de entradas e saídas da ferramenta sobre a peça é o fator de maior relevância na evolução do desgaste. As ferramentas utilizadas no fresamento dos corpos de prova sem canais desgastaram-se menos do que as utilizadas nos corpos de prova com canais.
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The comprehension of the phenomena that occur during the machining allows the increase of the predictability of the process, leading to the increase of the productivity during the manufacture. Knowing the variables and the parameters of machining is very important to understand the behavior at the interface between the cutting tool and the workpiece. As an intermittent process, the milling exposes the cutting tool to cyclical variations of temperature and tension, generated by the rotation movement of the milling cutter during machining. This work has the objective of analyzing the wear of cutting tools in the front milling of parts with different geometries. These variations cause damages and wear, which can lead to fail and consequent end of tool life. Factors such as length and part geometry influence the number of tool inputs and outputs in the workpiece, increasing its wear. In this work, tests of frontal milling were carried out on two SAE 1045 steel bars with different geometries, keeping all cutting parameters constant. To differentiate them, channels were machined in one of them, respecting the total cut length, which was 300mm. After a defined amount of cut in and cut out, the tools underwent successive optical microscopy and mass gauging, in order to identify and characterize the present forms. Simultaneously, mechanical vibration signals were collected from the system composed of test specimens and cutting tools, with the purpose of ratifying the influence of the geometry of the parts on the evolution of tool wear. The data collected for each piece were arranged in graphs for a better understanding and comparison of the performance between the tools, and it was observed that the number of inputs and outputs of the tool on the part is the most relevant factor in the evolution of the wear. The tools used in the milling of the test pieces without channels were worn less than those used in the test pieces with channels.
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DOUGLAS STHEFANNO DE SENA OLIVEIRA
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Estudo do comportamento mecânico de componentes estruturais metálicos durante carregamento de curta duração por meio da análise experimental de tensões.
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Orientador : NILTON DA SILVA MAIA
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MEMBROS DA BANCA :
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NILTON DA SILVA MAIA
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ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
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EMERSON GIOVANI RABELLO
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LUIZ LEITE DA SILVA
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Data: 29/05/2018
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O estudo desenvolvido se insere no âmbito dos carregamentos dinâmicos dos materiais, que, em variadas situações, apresentam comportamento distinto em relação às solicitações estáticas. Para mensurar e avaliar o comportamento de materiais em testes de impacto evidencia-se a necessidade de adoção de procedimentos específicos e avaliações minuciosas caso a caso, pois existem inúmeras variáveis relacionadas, além do tempo de aplicação da carga ser curto. Valores superestimados de tensões mecânicas, encontrados por meio da análise experimental por extensometria, em um teste de queda de um casco para armazenamento e transporte de combustíveis exauridos de um reator nuclear de pesquisa, instigaram a execução deste estudo de forma a compreender melhor os fenômenos e pormenores relacionados a resposta dos extensômetros aos carregamentos de curta duração. Desse modo, verificou-se neste trabalho, por meio da caracterização de componente estrutural e análise experimental de tensões por extensometria, o nível de tensões mecânicas e o comportamento de um conjunto estrutural acoplado de barra e peso, ambos constituídos do mesmo material metálico, quando submetido a diferentes magnitudes de esforços repentinos, de modo que se observou nos resultados, tanto a influência de condições experimentais de medição, quanto a influência de especificidades em situações de queda de peso. As avaliações principais demonstraram que o peso rebate no flange localizado na porção inferior da barra, ocasionando dois picos majoritários de tensão mecânica em ambos os componentes (barra e peso), dispostos em um curto intervalo de tempo, de ordem menor que 0,5 s. Além disso, percebe-se em todas as fases que, as tensões mecânicas na Barra, em sua grande maioria, são maiores do que as tensões calculadas no Peso, sendo as tensões nas seções reduzidas ainda maiores, expressando a possibilidade das seções reduzidas terem se tornado concentradores de tensão na estrutura da barra. O trabalho também revelou que, os terminais de ligação dos strain gages se descolaram da superfície metálica em diversos pontos de medida, com os impactos sucessivos no decorrer das fases de testes, prejudicando ou eliminando a capacidade de medida destes sensores, e, consequentemente, este fenômeno influenciou os resultados de algumas etapas no que tange ao cálculo das tensões mecânicas e ângulos de fase, de modo que, acredita-se ter certa relação com o ocorrido no protótipo do casco da fase preliminar de estudos.
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The developed study falls within the scope of dynamic loading of materials, which, in various situations, present distint behaviors in relation to static requests. In order to measure and evaluate the behavior of materials in impact tests, it is necessary to adopt specific procedures and detailed evaluations case-by-case, because there are many related variables, beyond the time of application of the load being very short. Overestimated values of mechanical stress, found using experimental stress analysis, in a drop test of a cask for storage and transportation of spent fuel from a nuclear research reactor, instigated the execution of this study, in order to better understand the phenomena and details related to the response of the extensometers to the short term loads. Thereby, it was verified in this work, by characterization of structural component and experimental stress analysis by extensometry, the level of mechanical stresses and the behavior of a coupled structural set of bar and weight, both made of the same metallic material, when subjected to different magnitudes of sudden efforts, so that both the influence of experimental measurement conditions and influence of specificities in situations of drop weight were observed in the results. The initial evaluations showed that the weight rebound in the flange located in the lower portion of the bar, causing two major peaks of mechanical stress in both components (bar and weight) arranged in a short time interval, of order less than 0.5 s. Moreover, it can be seen in all phases that the mechanical stresses in the Bar are, for the most part, higher than the calculated stresses in the Weight, with the stresses in the reduced sections being even greater, expressing the possibility of the reduced sections became stress concentrators in the bar structure. The work also revealed that the strain gage attachment terminals detached from the metal surface at various measurement points, with successive impacts during the test phases, damaging or eliminating the measurement capacity of these sensors, and, consequently, this phenomenon influenced the results in some steps in the calculation of the mechanical stresses and phase angles, so it’s believed to have certain relation with what happened in the cask prototype of the preliminary phase of studies.
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Isabella de Souza Morais
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Filito sericítico como material cimentício suplementar.
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Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
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MEMBROS DA BANCA :
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AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
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CRISTINA GUIMARAES CESAR
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Data: 20/06/2018
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As rochas consideradas estéreis na mineração são extraídas da cava e dispostas em pilhas, gerando passivos ambientais e custos consideráveis. O filitosericítico representa grande parte do estéril nas minas de ferro do Quadrilátero Ferrífero. Objetivando a redução de custos e a melhoria no desempenho do concreto, a indústria cimenteira tem utilizado materiais cimentícios suplementares (MCS) como substituição parcial do clínquer no cimento Portland. Um tipo de MCS é representado pelas pozolanas, que são materiais que quando finamente moídos podem reagir com o cimento formando compostos com propriedades aglomerantes. O presente trabalho avaliou o uso dofilitosericítico em substituição parcial do clínquer no cimento Portland. Para isso, o filitofoicaracterizado inicialmente através de análise granulométrica por peneiramento a úmidoe análise termogravimétrica (TGA). Com base nesses resultados foi realizada redução granulométrica em moinho pendular de escala industrial e tratamento térmico em quatro diferentes temperaturas em forno rotativo industrial, com o objetivo de transformar fases pouco reativas do filito em fases mais reativas. Os produtos foram caracterizados por meio das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV),fluorescência de raios X (FRX), granulometria a laser (GL) e difração de raios X (DRX). Para a caracterização do material como pozolana, foram realizados ensaios de calor de hidratação, condutividade elétrica em solução de hidróxido de sódio e determinação do Índice de Desempenho com Cimento Portland.Foram produzidos novos cimentos através da substituição de 25% de um cimento com adições reduzidas pelos filitos moídos com e sem tratamento térmico. As propriedades desses cimentos foram avaliadas através de ensaios de resistência à compressão com idade de 28 dias em argamassas prescritas pelas normas nacionais que regem os cimentos brasileiros. Para complementar a análise foram realizados os ensaios de resistência à flexão aos 28 dias, massa específica, índice de vazios e absorção de água. A composição por FRX do filitosericítico indicou os óxidos SiO2, Al2O3 e Fe2O3 e a análise por DRX exibiu a presença de caulinita, quartzo, goethita,hematita e muscovita na forma de sericita, minerais esses formados predominantemente pelos óxidos citados anteriormente. A substituição do clínquer de cimento Portland por filito reduz o calor gerado e dissipado na reação de hidratação das pastas de cimento, ocasionando redução da porosidade e aumento da durabilidade. Os resultados do ensaio de condutividade elétrica em solução de hidróxido de cálcio e de determinação do Índice de Desempenho com Cimento Portland mostraram que os filitos tratados termicamente em 700ºC e 900ºC possuem boa pozolanicidade e atendem ao preconizado pela NBR 12653 para materiais pozolânicos para a produção de cimento Portland. Ofilitosericítico moído com ou sem tratamento térmico não possui influência na resistência à flexão e provoca leve aumento na absorção de água, acredita-se que essa absorção seja pela maior necessidade de água de amassamento ocasionada pelo aumento da área superficial do sistema, devido à granulometria reduzida dos filitos quando comparada com a do cimento. Todas as amostras de filitos testadas podem ser utilizadas em composições de cimento Portland pozolânico (CP IV) de classe de resistência 32, de acordo com a NBR 5736 (ABNT, 1991).
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The sterile rocks in mines are extracted from the pit and disposed in piles, generating environmental liabilities and considerable costs. The sericiticphyllite represents much of the sterile in the iron mines of the Ferriferous Quadrangle. In order to reduce costs and improve concrete performance, the cement industry has used supplementary cementitious materials (SCMs) partially replacing clinker in Portland cement. A type of SCM is represented by pozzolans, which are materials that when finely milled can react with the cement forming compounds with binding properties. The present work evaluated use of sericiticphyllite in partial replacement of clinker in Portland cement. For this, the phyllite was initially characterized by granulometric analysis by wet sieving and thermogravimetric analysis (TGA).Based on these results,a granulometric reduction was carried out in an industrial scale pendular mill and thermal treatment at four different temperatures in an industrial rotary kiln, aiming to transform the little reactive phases of the phyllite into more reactive phases.The products were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X ray fluorescence (XRF), laser granulometry (LG) and Xray diffraction DRX. For the characterization of the material as a pozzolan, hydration heat tests, electrical conductivity in sodium hydroxide solution and determination of the Portland Cement Performance Index were performed.New cements were produced by replacing 25% of a cement with reduced additions by milled phyllites with and without heat treatment. The properties of these cements were evaluated by mortars compressive strength tests at the age of 28 days as prescribed by the Brazilian cement standards. To complement the analysis, tests of flexural strength at 28 days, dry density, void ratio and water absorption were performed.The sericiticphylliteFRX composition indicated the oxides SiO2, Al2O3 e Fe2O3 and the XRD analysis indicated the presence of kaolinite, quartz, goethite, hematite and muscovite in the form of sericite, minerals formed predominantly by the oxides previously mentioned. The replacement of the Portland cement clinker by phyllite reduces the heat generated and dissipated in the hydration reaction of the cement pastes, reducing the porosity and increasing durability. The results of the electrical conductivity in sodium hydroxide solution and the determination of the Performance Index with Portland Cement showed that the phyllites heat treated at 700ºC and 900ºC have good pozzolanicity and meet the requirements of NBR 12653 for pozzolanic materials for the production of Portland cement. The milled sericiticphyllite with or without heat treatment has no influence on the flexural strength and causes a slight increase in the water absorption, it is believed that this absorption is due to the greater need of dewatering water caused by the increase of the surface area of the system due to the reduced granulometry of the phyllites when compared with the cement.All the phyllite samples tested can be used in pozzolan Portland cement compositions (CP IV) of strength class 32, according to NBR 5736 (ABNT, 1991).
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JOSELLE FERRAZ CERDEIRA
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Estudo de misturas asfálticas recicladas a quente contendo 100% de material fresado para execução de tapa-buracos
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Orientador : FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
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MEMBROS DA BANCA :
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CLAUDIO JOSE MARTINS
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FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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Data: 11/07/2018
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Atualmente os materiais que compõem o pavimento asfáltico podem ser 100% recicláveis. A reciclagem a quente de Concreto Asfáltico Fresado (CAF) tem potencial em reduzir os impactos ambientais e sobretudo os custos de construção dos pavimentos asfálticos.O presente trabalho propõe um estudo do comportamento mecânico de misturas asfálticas recicladas usando 100% de CAF com acréscimo de agente rejuvenescedor – AR e Cimento Asfáltico de Petróleo - CAP, além dos produtos melhoradores de mistura asfáltica como o aditivo surfactante – Evotherm e pó de borracha fino como agregado. O CAF foi caracterizado fisicamente, sendo suas composições granulométricas enquadradas na camada de rolamento, faixa “C”, do DNIT. As dosagens se basearam em metodologias racionais (mecanística) como a metodologia Marshall e a metodologia proposta por Castro Neto, onde foram determinados os teores de ligantes totais em função da resposta dos resultados de caracterização mecânica utilizando os ensaios de Estabilidade e Fluência Marshall, de Resistência à Tração por Compressão Diametral, ensaio de desgaste Cântabro e levantamento do Módulo de Resiliência. A Estabilidade Marshall apresentou valores entre 10.124,97 a 28.912,46 N e os ensaios de Resistência a Tração por Compressão Diametral apresentaram valores entre 0,68 e 2,89 MPa. Os resultados mecânicos para módulo de resiliência para as misturas selecionadas apresentaram valores entre 11.80 a 18.29 GPa. Essa pesquisa mostrou que é possível se obter uma mistura asfáltica, a partir de 100% de CAF reciclado a quente, dentro das exigências normativas do DNIT, para execução de tapa-buracos, com ênfase à utilização de mini usinas móveis.
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Corrently the materials that make up the asphalt pavement are 100% recyclable. Hot recycling of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) has the potential to reduce the environmental impactsand above all the costsof construction of asphalt pavement. The present work proposes a study of the mechanical behavior of recycled asphalt mixtures using 100% RAP with the addition of rejuvenator agent - AR and asphaltic concrete pavement (ACP), besides the improved products of asphalt mixture as the surfactant additive –Evotherm and the rubber crumb as fine aggregate. The RAP was physically characterized, with its grain size compositions framed in the rolling layer, graduation “C” DNIT’s Standards. The dosages were based on rational (mechanistic) methodologies such as the Marshall methodology and the methodology proposed by Castro Neto, where the total binder contents were determined, considering the recovered binder and later performed the mechanical characterization using the Marshall Stability, Tensile Strength, Cantabrian test and Resilient Modulus survey. The Marshall Stability presented values between 10,124 and 28,912.46 N and the Tensile Strength for diametral compression test showed values between 0.68 and 2.89MPa.The results for modulus of resilience for the blends are the following values between 11.80 to 18.29GPa.This research has showed that it is possible to get an asphalt mix, from 100% RAP hot mix recycling, within the DNIT's normative requirements, for the execution of PotholeRepair,withemphasisonthe use of mobile miniasphaltplants.
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RAFAEL MOUCO DE LUCCA BRAGA
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DESENVOLVIMENTO DE FILMES FINOS E PRECIPITADOS DE DIÓXIDO DE TITÂNIO PELO PROCESSO SOL-GEL E TRATAMENTO HIDROTÉRMICO
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Orientador : ANGELA DE MELLO FERREIRA
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MEMBROS DA BANCA :
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ANGELA DE MELLO FERREIRA
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GABRIELA CORDEIRO SILVA
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MARCELLO ROSA DUMONT
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PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
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Data: 12/07/2018
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Sistemas constituídos por dióxido de titânio (TiO2) têm atraído interesse em várias áreas de pesquisa devido as inúmeras aplicações em diferenciados ramos da indústria, tais como: farmacêutica, de pigmentos, alimentos, purificação de água, baterias, construção civil, entre outras. Em filmes finos é o principal material utilizado em superfícies autolimpantes devido a sua atividade fotocatalítica que resulta na hidrofilicidade fotoinduzida melhorando muito a molhabilidade da superfície pela água. Para apresentar essas características, o TiO2 deve estar em específica fase cristalográfica (anatásio), que usualmente é obtida por calcinação à elevada temperatura (entre 400°C e 500°C). Diante do exposto foi verificada a aplicabilidade de um tratamento denominado de hidrotérmico para realizar a cristalização da titânia sob temperaturas moderadas. A grande vantagem do método hidrotérmico, que consiste no aquecimento em um recipiente fechado, sob temperatura e/ou pressão controlada, é o processamento a baixa temperatura, tipicamente a 120°C, o que possibilita a aplicação desta técnica em inúmeros substratos (polímeros, tecidos, entre outros) e, consequentemente, traz uma grande economia de energia. Neste trabalho foi investigada a influência de rotas alternativas para filmes finos e precipitados de TiO2 obtidos pelo processo sol-gel. Filmes finos, com uma, três e cinco camadas de recobrimento foram obtidos pelo método de imersão/emersão (dip-coating) e após a obtenção dos filmes a solução resultante foi precipitada. Foram avaliadas diferentes rotas de tratamentos, aplicando isoladamente as etapas de secagem, tratamento hidrotérmico e calcinação e também a combinação das mesmas. Os filmes finos obtidos foram caracterizados quanto à sua homogeneidade, morfologia, transmitância e molhabilidade. Nos precipitados, foram investigadas as fases cristalinas, atividade fotocatalítica, área superficial específica, distribuição de tamanho e volume dos poros, tamanho do cristal e cristalinidade. Para essas caracterizações foram utilizados os ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-vis), difratometria de raios X (DRX), microscopia ótica (MO), fluorescência de raios X (FRX), ensaio de adsorção de nitrogênio, medição do ângulo de contato no goniômetro e analise da decomposição por azul de metileno. Precipitados de TiO2 com boa atividade fotocatalítica, elevada cristalinidade e com os picos referentes aos planos cristalográficos da fase anatásio foram obtidos pela rota a baixa temperatura com a utilização do tratamento hidrotérmico. Foi possível identificar nas amostras, micro e mesoporos, uma área superficial entre 40m²/g e 180m²/g e tamanho médio do cristal de 3nm para as amostras provenientes da secagem, 6nm hidrotérmico e 12nm calcinadas. Todos os filmes finos produzidos pelas diferentes rotas, apresentaram-se livres trincas, com boa homogeneidade, transmitância entre 60% e 90% e propriedade de hidrofilicidade e superhidrofilicidade (com ângulo de contato menor que 5°) depois de exposta a luz UV.
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Titanium dioxide (TiO2) systems have attracted interest in various research areas due to the numerous applications in different branches of the industry, such as: pharmaceutical, pigment, food, water purification, batteries, civil construction, and among others. In thin films it is the main material used in self-cleaning surfaces due to its photocatalytic activity, which results in photoinduced hydrophilicity, greatly improving water wettability. In order to present these characteristics, TiO2 must be in a specific crystallographic phase (anatase), which is usually obtained by high temperature calcination (between 400°C and 500°C). In view of the above, the applicability of a hydrothermal treatment to crystallize the titania under moderate temperatures was verified. The great advantage of the hydrothermal method, which consists in heating in a closed vessel under temperature and/or controlled pressure, is the low temperature processing, typically at 120°C, which allows the application of this technique in numerous substrates (polymers, tissues, among others) and consequently brings great energy savings. At this work, the influence of alternative routes for thin films and TiO2 precipitates obtained by the sol-gel process was investigated. Thin films with one, three and five layers of coatings were obtained by the dip-coating method and after obtaining the films the resulting solution was precipitated. Different treatments routes were evaluated, applying the steps of drying, hydrothermal treatment and calcination, as well as the combination of these. The thin films obtained were characterized for their homogeneity, morphology, transmittance and wettability. In the precipitates the crystalline phases, photocatalytic activity, specific surface area, pore size and volume distribution, crystal size and crystallinity were investigated. For the characterization, the following tests were used: scanning electron microscopy (SEM), ultraviolet-visible (UV-vis) spectroscopy, X-ray diffractometry (XRD), optical microscopy (OM), X-ray fluorescence, nitrogen adsorption test, contact angle measurement on the goniometer and analysis of methylene blue decomposition. TiO2 precipitates with good photocatalytic activity, high crystallinity and with the peaks related to the anatase phase crystallographic planes were obtained by the route at low temperature with the use of the hydrothermal treatment. It was possible to identify in the samples, micro and mesopores, a surface area between 40m²/g and 180m²/g and average crystal size of 3nm for samples from the drying, 6nm hydrothermal and 12nm calcined. All the thin films produced by the different routes presented free cracks, with good homogeneity, transmittance between 60% and 90%, and hydrophilicity and superhydrophilicity (with a contact angle of less than 5°) after exposure to UV light.
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Júnia Bicalho Duarte Rosa
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Enriquecimento superficial da liga Ti-6Al-4V com cálcio e fósforo pelo processo de usinagem por descargas elétricas.
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Orientador : EZEQUIEL DE SOUZA COSTA JUNIOR
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MEMBROS DA BANCA :
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DANIELLE MARRA DE FREITAS SILVA
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ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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EZEQUIEL DE SOUZA COSTA JUNIOR
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ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
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SHEYLA MARIA DE CASTRO MÁXIMO BICALHO
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Data: 13/07/2018
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Modificações superficiais do titânio e suas ligas têm sido exploradas no intuito de melhorar as propriedades de osseointegração destes quando utilizados na construção de implantes ósseos. Dentre as técnicas utilizadas para essa finalidade está a Usinagem por Descargas Elétricas (EDM). Com esta técnica, além de se obter alterações de topografia e rugosidade, é possível enriquecer a superfície de elementos químicos desejáveis a determinadas aplicações. O objetivo deste trabalho é funcionalizar a superfície da liga de titânio Ti-6Al-4V pela incorporação de cálcio e fósforo, visando à melhoria das características de osseointegração do material. Para tal, equipamento EDM por penetração foi utilizado como fonte de descargas elétricas nas polaridades positiva e negativa. Foi empregada como fluido dielétrico, solução iônica à base de cálcio e fósforo. A caracterização da superfície e seção transversal foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). A caracterização mecânica foi executada por meio do ensaio de microdureza Vickers e ensaio de rugosidade. A molhabilidade foi avaliada por meio de ensaio de ângulo de contato e a bioatividade das superfícies funcionalizadas foi analisada por meio de ensaio de imersão em SBF. As análises por MEV e EDS revelaram a presença de cálcio e fósforo na superfície da liga, independente da polaridade utilizada, evidenciando a efetividade da técnica. Além da superfície, nos dois casos os elementos também estão presentes na seção transversal, indicando a ocorrência do fenômeno de implantação iônica. O ensaio de microdureza revelou considerável aumento na dureza da região mais superficial das amostras, para as duas polaridades. Significativo aumento de rugosidade foi observado nas superfícies tratadas em relação à superfície não tratada, em especial, na superfície usinada em polaridade negativa, o que pôde ser também relacionado ao possível aumento de osseointegração após usinagem. Os ensaios de ângulo de contato e imersão em SBF indicaram aumento de molhabilidade e bioatividade, respectivamente, sugerindo potencial melhora da osseointegração das superfícies enriquecidas em relação à superfície não enriquecida, com destaque para a superfície usinada em polaridade negativa.
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Surface modifications of titanium and its alloys have been explored in order to improve osseointegration properties of these materials when used in construction of bone implants. Among the techniques used for this purpose is the Electrical Discharge Machining (EDM). With this technique, in addition to obtaining topography and roughness changes, it is possible to enrich the surface of desirable chemical elements for certain applications. The objective of this work is to functionalize the surface of the titanium alloy Ti-6Al-4V by the incorporation of phosphorus and calcium, aiming to improve the osseointegration characteristics of the material. In this sense, an EDM equipment was used as a source of electric discharges in the positive and negative polarities. As dielectric fluid, ionic solution based on calcium and phosphorus was used. The characterization of the surface and cross section was performed by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS). The mechanical characterization was done by Vickers microhardness test and rugosity test. The wettability was evaluated by means of a contact angle test and the bioactivity of functionalized surfaces was analyzed by immersion test in SBF. The analyzes by SEM and EDS revealed the presence of calcium and phosphorus on the alloy surface, regardless of the polarity used, evidencing the effectiveness of the technique. Besides the surface, in both cases the elements are also present in the cross section, indicating the occurrence of the ion implantation phenomenon. The mechanical characterization showed a considerable increase in the hardness of the superficial region of the samples, for the two polarities. Significant increase of roughness was observed in the treated surfaces in relation to the untreated surface, especially in the surface treated in the negative polarity, which could be related to the possible osseointegration improvement after machining. The contact angle and SBF immersion tests indicated wettability and bioactivity improvement, respectively, suggesting potential increase of the enriched surfaces osseointegration with respect to the non-enriched surface, with emphasis on the machined surface in negative polarity.
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PEDRO AUGUSTO RAMOS
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Avaliação do desgaste superficial por abrasão de materiais metálicos para revestimento no processamento e extração de agregados minerais.
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Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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MARIA CELESTE MONTEIRO DE SOUZA COSTA
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PEDRO PAIVA BRITO
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Data: 31/07/2018
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Os agregados minerais apresentam características interessantes para diversas aplicações, sua extração e processamento dependem dos processos de mineração, onde ocorrem elevadas taxas de desgaste. O desgaste como a variável que representa custo deve ser minimizado de qualquer forma, aumentando assim os índices de lucratividade e diminuindo manutenções, e com isso proporcionando maior vida útil de máquinas e equipamentos. Neste trabalho, foi realizado um estudo sobre o desgaste de revestimentos metálicos, obtidos comercialmente, sendo estes: aços de alta resistência à abrasão baixa liga ao boro com diferentes classes de dureza (AR) e liga hardfacingrica em cromo depositada por soldagem. Ambos revestem equipamentos nas etapas de extração e processamento de minerais. Os revestimentos foram avaliados quanto a sua microestrutura, dureza e composição química. Foram realizados ensaios de desgaste por abrasão segundo a norma ASTM G65 (Roda de borracha) com areia quartzosa número 50, e analisadas as propriedades de resistência ao desgaste por abrasão de cada revestimento ensaiado. Os desempenhos dos revestimentos testados foram verificados por meio da perda massa no ensaio abrasivo e pela análise de microscopia eletrônica de varredura, onde foram identificados micro mecanismos de desgaste. Os micro mecanismos de desgaste observados estão ligados ao tipo de microestrutura e dureza dos revestimentos, variando entre micro corte e micro trincamento. A liga hardfacing rica em cromo apresentou a maior resistência abrasiva comparado aos aços martensíticos baixa liga ao boro, porém apresentando um comportamento frágil e com surgimento de trincas. Este efeito pode afetar o desempenho do material em condições operacionais com impacto.
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The mineral aggregateshasinterestingcharacteristics for severalapplications, theirextractionandprocessingdependonthe mining processes, wherehigh wear ratesoccur. Wear as thevariablethatrepresentscost must beminimized in anyway, thusincreasingprofitabilityindicesanddecreasingmaintenance, therebyprovidinglongermachineandequipmentlife. In thiswork, a studywascarried out onthewearofmetalliccoatings, obtainedcommercially, being: high abrasionresistantlowalloyboronsteelswithdifferenthardness classes (AR) andhardfacingrichchromiumalloydepositedbywelding. Both coatequipment in thestagesof mineral extractionandprocessing. The coatingswereevaluated for theirmicrostructure, hardnessandchemicalcomposition. Abrasiveweartestswereperformedaccordingto ASTM G65 (Rubber Wheel) withquartzsandnumber 50, andtheabrasionresistancepropertiesofeachtestedcoatingwereanalyzed. The performances ofthecoatingstestedwereverifiedbymeansofthemassloss in theabrasivetestandbyscanningelectronmicroscopy, where micro wearmechanismswereidentified. The micro wearmechanismsobservedwererelatedtothemicrostructuretypeandhardnessofthecoatings, varyingbetweenmicro-cuttingandmicro-cracking. The highhardnesshardfacingrichchromiumalloypresentedhigherabrasiveresistancethanmartensiticlowalloyboronsteels, butpresenting a brittleandcrackingbehavior. Thiseffectcanaffect material performance underimpactoperatingconditions
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Letícia Tasca dos Reis Corrêa
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Desenvolvimento e caracterização de scaffolds 3D de alginato de sódio e goma gelana.
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Orientador : HERMES DE SOUZA COSTA
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MEMBROS DA BANCA :
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HERMES DE SOUZA COSTA
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CLAUDINEI REZENDE CALADO
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MARCELLO ROSA DUMONT
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Data: 14/08/2018
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O disco intervertebral (IVD) é uma complexa e especializada estrutura fibrocartilaginosaque fica entre os corpos vertebrais ósseos possuindo as funções de fornecer estabilidade, absorver e dissipar uniformemente as cargas mecânicas e permitir movimentos articulares à coluna vertebral Ele é formado pelo Núcleo Pulposo (NP), circunferencialmente rodeado pelo Anel Fibroso (AF). A degeneração do IVD é um problema clínico desafiador que demanda medidas para regenerações do disco lesionado. Os biomateriais têm demonstrado capacidade de desempenhar funções importantes no tratamento de lesões relacionadas ao IVD, e os dispositivos implantáveis destes materiais têm sido estudado por vários pesquisadores nos últimos anos. Os hidrogéis apresentam propriedades elásticas potencialmente viáveis para tratar lesões do IVD. Atualmente, hidrogéis a base de goma gelana e alginato têm sido cada vez mais utilizados na engenharia de tecidos. A goma gelana (GG) é um polissacarídeo extracelular secretado pela bactéria Pseudomonaselodea, que dependendo do processamento é capaz de formar um gel firme e transparente com características que permitem sua aplicação como matriz para crescimento de células, bem como para suporte e sustentação celular. O alginato, um polissacarídeo natural extraído de algas marinhas, possui propriedades mucoadesivas, além de ser biocompatível e biodegradável. A Engenharia de Tecidos constitui uma área promissora na reparação da lesão pela restauração ou reconstrução viável de um tecido ou órgão por meio do desenvolvimento de matrizes tridimensionais porosas, habitualmente designadas por scaffolds. Espera-se com este estudo Desenvolver e caracterizar scaffolds 3D de Alginato de sódio(AS) e Goma gelana (GG) para avaliar a possibilidade de sua utilização como biomaterial e auxiliar no processo de regeneração tecidual, proporcionando mais uma opção de tratamento às lesões associadas à coluna vertebral.
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The intervertebral disc (IVD) is a complex and specialized fibrocartilaginous structure which is located between the vertebral bodies providing stability and the function of retain and dissipate mechanical loads evenly and allow the spine joint movements, , It consists of the nucleus pulposus (NP), circumferentially surrounded by the fibrous ring (AF). Degeneration of the IVD is a challenging clinical problem that requires measures for regenerating the injured disc. Biomaterials have demonstrated the ability to perform important functions in the treatment of IVD-related injuries, and the implantable devices from such materials have been studied by many researchers in recent years. Hydrogels have potentially viable elastic properties to treat IVD injuries. Currently hydrogels based on alginate and gellan gum are being increasingly used in tissue engineering. Gellan gum (GG) is an extracellular polysaccharide secreted by the bacterium Pseudomonas elodea, which depending on the processing is capable of forming a firm, transparent gel with characteristics that allow its use as matrix for cell growth as well as support and cellular sustainability. Alginate which is a natural polysaccharide extracted from seaweed, has mucoadhesive properties, and is biocompatible and biodegradable. The Tissue Engineering is a promising area to repair the damage by restoring viable or reconstruction of a tissue or organ through the development of three-dimensional porous matrices, commonly known as scaffolds. The aim of this study is to develop and characterize scaffolds 3D of Sodium Alginate (AS) and gellan gum (GG) to assess the possibility of its use as a biomaterial and assist in the tissue regeneration process, providing another treatment option to injuries associated with the spine.
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WLADMIR VIRGILIO VERLY
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Caracterização microestrutural e avaliação de resistência à corrosão de aço galvanizado após dobramento
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Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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MARCELLO ROSA DUMONT
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MÔNICA MARIA DE ABREU MENDONÇA SCHVARTZMAN
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PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
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Data: 16/08/2018
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O Light Steel Frame (LSF) é um sistema construtivo alternativo ao tradicional sistema de construção em concreto armado, onde são utilizadas chapas de aço galvanizado pré-fabricadas para construção de casas e pequenos edifícios. As chapas utilizadas nesse sistema passam por processos de conformação mecânica, como dobramento, para adquirirem o formato necessário para montagem das estruturas. O comportamento de corrosão da chapa revestida, porém, pode variar de acordo com o modo de deformação que a mesma foi submetida, ou seja, diferentes regiões da mesma peça podem apresentar um comportamento de corrosão diferente. Esse trabalho tem como objetivo avaliar a resistência à corrosão de chapas de aço galvanizado após conformação mecânica por dobramento, comparando-a com a resistência à corrosão apresentada pelas chapas não conformadas. Para realização deste trabalho, foram analisadas 25 amostras de aço galvanizado utilizado para confecção da estrutura metálica do sistema construtivo LSF. As amostras foram previamente caracterizadas por meio de medição da espessura do revestimento e análise microestrutural da camada do revestimento. As mesmas foram separadas em cinco grupos, onde um grupo de amostras não sofreu deformação e, nos demais grupos, as amostras foram dobradas, formando os ângulos de 30°, 60°, 90° e 120°. Na sequência, todas as amostras, incluindo as não dobradas, foram submetidas ao teste de corrosão utilizando um galvanostato / potenciostato. A análise de corrosão foi realizada por meio da comparação do potencial de corrosão Ecorr apresentado pelas amostras em diferentes situações de deformação. Os resultados mostraram que as amostras de aço que sofreram dobramento apresentaram maior potencial de corrosão em relação às não deformadas, confirmando a hipótese de que a conformação mecânica influencia na resistência à corrosão da peça. Os resultados mostraram, ainda, que o percentual de deformação sofrido pela camada do revestimento influencia na aceleração do processo de corrosão.
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The Light Steel Frame (LSF) is an alternative building system to the traditional building system using reinforced concrete, where prefabricated galvanized steel sheets are used for construction of houses and small buildings. The steel sheets used in this process undergo through mechanical forming processes, as folding, to acquire the needed format for assembling the structures. The corrosion behavior of galvanized sheets, however, can vary according to modulus of deformation that the part has suffered, that is, different regions of same part can presents a different corrosion behavior. This study has as objective evaluate the corrosion resistance of galvanized steel sheet after forming by folding in comparison with the corrosion resistance presented by non-folding samples. To carry out this work, was analyzed 25 galvanized steel samples used to build the metallic structure of LSF construction system. The samples were previously characterized by measuring the thickness of coating and microstructural analysis of coating. The samples were separated in five groups, where one group didn’t suffered forming and, on other groups, the samples were folded forming angles of 30°, 60°, 90° and 120°. After that, all the samples, including non-folded, were submitted to corrosion test using a galvanostatic / potenciostatic. The corrosion analysis were carried out by comparing the corrosion potential Ecorr showed by the samples in different forming situations. The results has showed that folded samples has presented higher corrosion potential than non-folded samples, confirming the hypothesis that mechanical forming influences on the corrosion resistance of material. Also, the results has showed that the percentage of deformation suffered by the coating have influence on the acceleration of corrosion process.
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CLAUDINEI MARGARIDA DE MORAIS
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Estudo da dispersão de nanopartículas de ZnO funcionalizado em filmes finos de níquel químico autocalíticos
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Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
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MEMBROS DA BANCA :
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CLAUDINEI REZENDE CALADO
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CLEVERSON FERNANDO GARCIA
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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Data: 17/08/2018
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A existência de materiais que consiga propriedades bastante específicas que sirvam para atividades cada vez mais sofisticadas para a indústria faz com que sejam demandadas pesquisas em materiais como recobrimentos especializados como os nanomateriais. Nesse meio a nanociência desenvolveu-se e disseminou o seu uso. As indústrias se voltaram para nanotecnologia para dar viabilidade técnica a vários projetos cada vez mais complexos. Naturalmente, os recobrimentos superficiais também acompanharam essa demanda. Neste trabalho, estudou-se a sintetize do recobrimento de níquel-fósforo (Ni-P) e a inserção de nanopartículas de óxido de zinco funcionalizado em meio a este. Experimentou-se os parâmetros do banho que influenciam diretamente as características do recobrimento tais como temperatura, pH, tipo e concentração de surfactantes bem como a concentração da própria nanopartícula. Após obter os recobrimentos desejados, analisou-se a difração de raio X para comprovar a formação desse revestimento que tem espessura aproximada de 15 micrometros. No microscópio eletrônico de varredura com aumento de até 3500 vezes observou-se as seções transversais desse recobrimento para verificar a uniformidade, espessura e a incorporação dessas nanocargas. Aplicou-se uma técnica qualitativa para se verificar a resistência à corrosão baseada na norma ASTM G48 ao recobrimento e mediu-se a hidrofobicidade da superfície das amostras no BET. Os resultados deste trabalho apontaram que a obteve-se com sucesso a síntese do binário metálico Ni-P e incorporou-se as nanopartículas de óxido de zinco funcionalizado ao mesmo. Também notou-se que aumentou a hidrofobicidade, da superfície recoberta com o óxido de zinco funcionalizado em cerca de 45% em relação ao substrato de aço AISI 1020. Incrementou-se também a resistência à com a adição das nanopartículas.
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The existence of materials that achieve very specific properties that serve increasingly sophisticated activities for the industry causes research in materials such as specialized coatings such as nanomaterials to be demanded. Nanoscience has developed and disseminated its use. The industries have turned to nanotechnology to give technical viability to several increasingly complex projects. Of course, surface coatings also accompanied this demand. In this work, studies were done to synthesize the nickel-phosphorus (Ni-P) coating and to insert nanoparticles of functionalized zinc oxide in the medium. The bath parameters that directly influence the coating characteristics such as temperature, pH, surfactant type and concentration as well as the concentration of the nanoparticle itself were tested. After obtaining the desired coatings, X-ray diffraction analyzes were performed to prove the formation of this coating having a thickness of approximately 15 micrometers. In the scanning electron microscope with an increase of up to 3500 times the transversal sections of this coating were observed to verify the uniformity, thickness and the incorporation of these nanoparticles. A qualitative technique for corrosion resistance based on ASTM G48 was applied to the overcoating while the surface hydrophobicity of the samples was measured in the BET. The results of this work indicated that the Ni-P metal binary synthesis was obtained and the functionalized zinc oxide nanoparticles were incorporated into it. It was also shown that the hydrophobicity of the surface coated with the zinc oxide functionalized was increased by about 45% relative to the AISI 1020 steel substrate. The corrosion resistance was also increased with the addition of the nanoparticles.
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Gabriela Leite Mota
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Análise de corrosão do aço Duplex UNS S31803 após os processos de conformação e soldagem
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Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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MARCELLO ROSA DUMONT
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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WELLINGTON LOPES
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Data: 29/08/2018
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Esse estudo é parte integrante de um projeto mais amplo, que visa à construção de um hidrociclone para remoção de altos teores de óleo em água, a fim de possibilitar a substituição de separadores gravitacionais em plataformas offshore. Os materiais selecionados para aplicação nesse setor devem ser de alta resistência mecânica e corrosiva, devido às características complexas de processamento. O aço inoxidável duplex UNS S31803 é um aço comercial, que vem sendo bastante utilizado para tais aplicações. Neste trabalho, o objetivo é avaliar o efeito dos processos de conformação e soldagem, na microestrutura e na resistência a corrosão do material. Foram utilizadas chapas de aço duplex UNS S31803 com 1,8mm cedidas pela empresa Aperam South América. As chapas foram conformadas a frio por dobramento com um ângulo de 90°. Após o dobramento as peças receberam um cordão de solda por simples deposição pelo processo de soldagem TIG -TungstenInertGas, com um aporte térmico de 0,4 kJ/mm2, realizado na ESAB. Para análise do material nas três condições estudadas, material como recebido (MR), material conformado (MC) e material conformado e soldado (MS), foram realizados ensaios de caracterização (MO/MEV), difração de raios-X, quantificação da fração volumétrica da fase ferrítica com auxílio de um ferritoscópio e por analise de imagem via ImageJ®. Para análise das propriedades corrosivas, foram aplicados ensaios de polarização potenciodinâmica cíclica no material nas três condições estudadas. Os resultados mostraram que no material conformado apenas, houve indícios de transformações de fase induzidas pela deformação a frio (γ→α’). Para o material deformado e soldado, a fração volumétrica de ferrita na zona termicamente afetada pelo calor aumentou significativamente. Não foram observadas a formação da fase sigma, porém houve a precipitação de nitretos de cromo na ferrita devido à alta taxa de resfriamento pós soldagem. Nos ensaios de polarização cíclica, foi constatado que as condições de soldagem impostas ao material, após a conformação, prejudicou seu desempenho quanto a sua resistência a corrosão afetando a regeneração da película passiva.
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This study is an integral part of a broader project aimed at the construction of a hydrocyclone for the removal of high levels of oil in water in order to allow the replacement of gravitational separators on offshore platforms. The materials selected for application in this industry must be of high mechanical and corrosive strength due to the complex processing characteristics. The stainless steel duplex UNS S31803 is a commercial steel, which has been widely used for such applications. In this work, the objective is to evaluate the effect of the conformation and welding processes, in the microstructure and corrosion resistance of the material. The plates duplex steel UNS S31803, 1,8mm, were ceded by Aperam South America. The sheets were cold conformed by folding at a 90 ° angle. After the folding, the pieces received a weld bead by simple deposition by the TIG -Tungsten Inert Gas welding process, with a thermal input of 0,4 kJ/mm2, realized in the ESAB. For the analysis of the material in the three studied conditions, material as received (MR), shaped material (MC) and shaped and welded material (MS), characterization tests were performed (MO/MEV), X-ray diffraction, volumetric analysis of the ferritic phase with the aid of a ferritecope and by image analysis by ImageJ®. For analysis of the corrosive properties, cyclic potentiodynamic polarization tests were applied to the material under the three conditions studied. The results showed that only in the conformed material, there were indications of phase transformations induced by cold deformation (γ → α'). For the deformed and welded material, the volumetric fraction of ferrite in the heat-affected zone increased significantly. No formation of the sigma phase was observed, but there was precipitation of chromium nitrides in the ferrite due to the high cooling rate after welding. In the cyclic polarization tests, it was found that the welding conditions imposed on the material, after the conformation, impaired its performance in terms of its corrosion resistance, affecting the regeneration of the passive film.
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Silvio Luiz Francisco Osorio
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Avaliação do desempenho mecânico, elétrico e térmico da resina epóxi reforçada com nanotubos de carbono e grafeno para uso aeronáutico.
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Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
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MEMBROS DA BANCA :
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CLAUDINEI REZENDE CALADO
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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CLEVERSON FERNANDO GARCIA
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Data: 31/08/2018
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O presente estudo avalia o desempenho mecânico e a condutividade térmica da matriz de resina epóxi com inserção de diferentes teores de nanotubos de carbono e de grafeno para aplicação em aeronaves em materiais compósitos com reforço de fibra de carbono. A resina epóxi é um material frágil e com baixa tenacidade à fratura, o que pode ocasionar o surgimento de microtrincas, que podem se propagar e colocar em risco a estabilidade estrutural do compósito. Os nanomateriais, como nanotubos de carbono e grafeno,por outro lado, além de elevada resistência mecânica, flexibilidade e resistência à ruptura quando dobrados ou torcidos, possuemalta condutividade térmica e elétrica. Nesse sentido, foramconfeccionadasdiferentes combinações de resina epóxi (recomendada para uso em aeronaves)com cargas de nanotubos de carbono e de grafeno, variando entre 0,1 % e 0,5 % em massa. As combinações de nanocompósitosobtidas foram submetidas a ensaios mecânicos e análises físico-quimicas para determinar a combinação de melhor performance, em comparação à resina epóxi pura.Os resultados dos ensaios mecânicos de Tração e Flexãorealizados inicialmente comprovaram as nossas expectativas, ou seja, houve melhora significativa nas propriedades mecânicas da resina reforçada com nanotubos de carbono e grafeno, sendo que a combinação que proporcionou melhor resultadofoi a de resina epóxi com inserção de 0,5% em massa de grafeno. Nesta condição em particular, o limite de resistência à tração e a tenacidadeapresentaram aumento da ordem de 120% e 150 %, respectivamente. Outro dado expressivo e importante, foi o aumento da ordem de 400 % na condutividade térmica do material,obtido pela combinação com apenas 0,1 % em massa de grafeno. Os dados obtidos experimentalmente revelam que a inserção de determinadas quantidades de nanomateriaisà matriz polimérica, sobretudo o grafeno, confere ao nanocompósitoresultante características mecânicas e térmicas muitosuperiores. Conclui-se portanto que este nanocompósito apresenta um grande potencial para substituir a resina epóxi em componentes aeronáuticos, como asa e fuselagem, os quais tendem a ser mais leves e mais resistentes.
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The present research investigates the mechanical performance and the thermal conductivity of epoxy resin matrixloaded with carbon nanotubes and graphene for application with carbon fibers on aircrafts components, manufactured on composite materials. The epoxy resin currently usedpresentshigh fragility and low tenacity to fracture, both are typical conditions to appearance of micro-cracks, oncepropagatedcanprovokeput in thecompositestructuralstability in risk. In addition, epoxyresinshavenotgood thermaland electrical conductivity.On the other hand, the nanomaterials,as carbon nanotubes and graphene, have a very high mechanical resistance, flexibility and hightenacity to fracture when folded or twisted, and also, they have high thermal and electrical conductivity.In this sense, samples of epoxy resin with the insertion of different concentrations of carbon nanotubes and graphene (between 0,1 and 0,5 % of mass) were prepared.The nanocomposite combinations obtainedweresubmmitedtomechanicaltestsandphisical/chemicalanalysis, in ordertodeterminatethecombinationwhichprovidethebestmechanicaland termal performance, incomparisontothepureresin. The first results of tension and bending tests corroborated with our expectations. There was a significant increase in the mechanical properties of the resin reinforced with carbon nanotubes and graphene, compared to the pure epoxy resin.The combination which provided better result was the epoxy resin with addition of 0,5% in mass of graphene. In this particular condition, the limit of resistance to tension and tenacity of the material increased 120% and 150%, respectively. Another important and significant result was the increase of 400% in the thermal conductivity, achieved by combination with only 0,1% of graphene. So, the data obtained experimentally indicatedthatinsertionofdeterminatedquantitiesofnanomaterials (in special graphene) tothepolimer matrizprovides superior mechanicaland termal characteristicstofinalnanocomposite. Asconclusion, thenanocompositesfound in thisresearchpresent high potencial for replacingpureepoxyresinonaeronautical componentes, as wingandfuselage, whichcouldbeeven more resistantandlighter.
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VICTOR SOUZA ESTEVES LIMA
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NITRETAÇÃO POR DESCARGAS ELETRICAS DO AÇO AISI 4340 UNIFORMIZANDO A CAMADA NITRETADA
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Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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MARIA CELESTE MONTEIRO DE SOUZA COSTA
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ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
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Data: 28/09/2018
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O setor industrial procura em todos os seus processos maneiras de otimizar a produção de componentes mecânicos, buscando ainda melhorias nas propriedades físicas e mecânicas dos materiais. A usinagem por eletroerosão (EDM) é um processo que vem sendo estudado por permitir que algumas modificações superficiais sejam produzidas, ao mesmo tempo em que se usina a peça. Estudos anteriores demonstraram a viabilidade de usinar materiais metálicos por EDM, imerso em solução aquosa contendo ureia, obtendo uma superfície enriquecida com nitretos o que aumenta a dureza da peça, mas nenhum mostrou uniformidade da camada usinada. Neste trabalho estudou-se a viabilidade denitretar amostras de aço AISI 4340 pelo processo de EDM por penetração utilizando como fluido dielétrico água deionizada e ureia. Como eletrodo ferramenta foram utilizados a grafita e o cobre eletrolítico. Os parâmetros operacionais da máquina EDM foram ajustados de tal modo a permitir a formação, dissipação de um canal de plasma e manutenção da camada superficial uniforme. Foi analisada a influência do eletrodo ferramenta no desempenho da usinagem, na microestrutura e na uniformidade da camada nitretada, através da taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste (TD) e desgaste volumétrico relativo (DVR), de imagens da microscopia óptica assim como uma análise de difração de raio X para comprovar a formação de nitretos na superfície usinada. As imagens analisadas comprovaram a formação das camadas refundida e nitretada. Foi avaliada a rugosidade das amostras após a usinagem e nas sucessivas etapas de polimento onde foram retiradas espessuras de 10µm na superfície usinada. Ocorre um decaimento na concentração de nitrogênio a partir da superfície. Foi realizada microdureza onde comprova-se que houve ganho na dureza. Por meio dessas analises pode-se concluir que o eletrodo de cobre apresentou na amostra uma maior uniformidade permitindo assim a retirada da camada refundida.
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The industrial sector seeks in all its processes ways to optimize the production of mechanical components, seeking still improvements in the physical and mechanical properties of the materials. EDM is a process that has been studied because it allows some superficial modifications to be produced, at the same time as the part is machined. Previous studies have demonstrated the feasibility of machining metallic materials by EDM, immersed in aqueous solution containing urea, obtaining a surface enriched with nitrides which increases the hardness of the part, but none showed uniformity of the machined layer. In this work, the feasibility of nitriding samples of AISI 4340 steel by the EDM process by penetration using dielectric fluid as deionized water and urea was studied. As electrode tool were used graphite and electrolytic copper. The operating parameters of the EDM machine were adjusted in such a way as to allow the formation, dissipation of a plasma channel and maintenance of the uniform surface layer. The influence of the tool electrode on the machining performance, the microstructure and the uniformity of the nitrided layer were analyzed through material removal rate (TDM), wear rate (TD) and relative volumetric wear (DVR), microscopy as well as an X-ray diffraction analysis to prove the formation of nitrides on the machined surface. The analyzed images confirmed the formation of the rectified and nitrided layers. The roughness of the samples after machining and in the successive polishing steps were evaluated where 10μm thicknesses were obtained in the machined surface. There is a decrease in the concentration of nitrogen from the surface. It was performed microhardness where it was verified that there was gain in the hardness. By means of these analyzes it can be concluded that the copper electrode presented in the sample a greater uniformity thus allowing the removal of the recast layer.
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IGOR PAIVA WAKABAYASHI
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Avaliação das propriedades térmicas e mecânicas do concreto reforçado por fibras de aço
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Orientador : WEBER GUADAGNIN MORAVIA
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MEMBROS DA BANCA :
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AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
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CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
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WEBER GUADAGNIN MORAVIA
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Data: 30/10/2018
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A necessidade de melhorar as características do concreto nas estruturas da construção civil proporcionou a elaboração do concreto com adições de fibras. A adição de fibras metálicas na matriz cimentícia está associada ao ganho de resistência mecânica e ao controle de fissuração do concreto. Este trabalho de pesquisa avaliou as características do concreto reforçado por de fibras de aço e analisou a influência das fibras metálicas no seu desempenho mecânico e nas suas propriedades térmicas. Foram selecionados neste estudo teores de 20kg/m³, 40kg/m³ e 80kg/m³ de fibras metálicas para serem comparados ao concreto de referência, sem a presença de fibras. Como resultado constata-se que a aplicação das fibras em situação de resistência à compressão simples apresentou resultados apreciáveis apenas na situação de maior concentração de fibras, diferente da tração na flexão onde o aumento da concentração de fibras apresentou aumento na tensão máxima, e da capacidade pós-fissuração do concreto, a tenacidade relaciona numericamente esta diferença. A condutividade térmica aumenta com a presença das fibras, porém a quantidade de fibras não influencia diretamente neste resultado. A dilatação térmica do concreto fibroso e de referência são equivalentes até 65°C, com o aumento da temperatura e a evaporação da água a adição de fibras auxilia na estabilidade física do material, neste caso a dilatação foi maior que a referência. Com o aumento do teor de fibras a matriz cimentícia apresentará menos água livre nos interstícios, isto é observado com auxílio da microscopia eletrônica de varredura e sua influência verificada através de todo o trabalho.
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The need to improve the concrete characteristics in the civil construction structures provided the elaboration of concrete with additions of fibers. The addition of metallic fibers in the cementitious matrix is associated with the mechanical strength gain and the cracking control of the concrete. This research evaluated the characteristics of reinforced concrete by steel fibers and analyzed the influence of metallic fibers on their mechanical performance and thermal properties. In this study, 20kg / m³, 40kg / m³ and 80kg / m³ of metal fibers were selected for comparison with the reference concrete, without the presence of fibers. As a result, the application of the fibers in a situation of resistance to simple compression showed appreciable results only in the situation of higher fiber concentration, different from the flexural tensile stress where the increase of the fiber concentration showed increase in the maximum tension, and the capacity post-cracking of concrete, tenacity numerically relates this difference. The thermal conductivity increases with the presence of fibers, but the amount of fibers does not directly influence this result. The thermal expansion of the fibrous and reference concrete are equivalent up to 65 ° C, with increasing temperature and evaporation of the water the addition of fibers assists in the physical stability of the material, in which case the expansion was greater than the reference. With the increase of the fiber content the cementitious matrix will present less free water in the interstices, this is observed with the help of scanning electron microscopy and its influence verified through the whole work.
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Luísa Arantes Fernandes Vieira
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Mitigação de dióxido de carbono por meio de processo adsortivo
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Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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CAMILA SOARES FONSECA
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Data: 31/10/2018
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Um dos maiores desafios ambientais atualmente é a redução da emissão de dióxido de carbono (CO
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) na atmosfera. É um dos gases de efeito estufa, sendo gerado principalmente por meio da queima de combustíveis fósseis. Sua captura tem sido alvo de inúmeras pesquisas e novas tecnologias, assim como destilação, reação gás/sólido, adsorção, dentre outras. Este trabalho tem como proposta a produção e estudo das características adsortivas da hidroxiapatita (HAP) sintetizada utilizando como fonte de cálcio a casca de ovo de galinha. A hidroxiapatita não é muito utilizada como adsorvente de gás, sendo hoje sua principal aplicação no setor biomédico, devido à similaridade com a fase mineral dos ossos humanos. A casca de ovo de galinha, por ser um rejeito rico em carbonato de cálcio e sem valor comercial, surge como uma fonte de carbonato de cálcio para a síntese da HAP.Para o preparo da casca de ovo foi realizado inicialmente higienização para a retirada de material orgânico e algumas impurezas não desejadas no processo. A casca foi submetida ao ensaio de Termogravimetria (TG) onde foi determinada a temperatura de descarbonetação: 805ºC. A calcinação da casca, para a conversão em óxido de cálcio, foi realizada utilizando cadinhos de alumina em forno do tipo mufla. O resultado do ensaio de Difração de Raios X (DRX) para a casca após calcinação foi satisfatório. A reação de síntese gerou um composto com alguns cristais de hidroxiapatita e hidróxido de cálcio. Depois de calcinado o composto foi novamente analisado por DRX e o resultado também foi satisfatório, sendo encontrados picos confirmando a presença de hidroxiapatita. Os ensaios de adsorção foram realizados com dióxido de carbono em níveis compatíveis aos encontrados em chaminés industriais, onde há a queima de combustíveis fósseis.Foram feitas quantificações dos níveis iniciais de CO
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(14±1%) com avaliação da adsorção em ciclos de até 180 minutos à temperatura ambiente. Os ensaios foram feitos variando o material mitigador em calcinado e não calcinado e ainda em ambientes com ou sem luz.A comparação dos resultados de adsorção da HAP calcinada e HAP não calcinada mostrou uma eficiência maior da HAP não calcinada em ambiente com luz. Neste cenário houve adsorção de aproximadamente 44g de dióxido de carbono para cada grama de material mitigador.
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One of the biggest environmental challenges today is reducing the emission of carbon dioxide (CO2) into the atmosphere. It is one of the greenhouse gases, being generated mainly through the burning of fossil fuels. Its capture has been the subject of countless researches and new technologies, as well as distillation, gas / solid reaction, adsorption, etc. This work proposes the production and study of the adsorptive characteristics of the hydroxyapatite (HAP) synthesized using as the calcium source chicken eggshells. Hydroxyapatite is not widely used as a gas adsorbent and is nowadays its main application in the biomedical sector due to the similarity with the mineral phase of human bones. The chicken eggshell, being a calcium carbonate-rich waste and of no commercial value, appears as a source of calcium carbonate for the synthesis of HAP. For the preparation of the eggshell, hygiene was initially carried out for removal of organic material and some unwanted impurities in the process. The eggshell was submitted to the Thermogravimetry (TG) test where the ideal decarbonation temperature was determined: 805ºC. Calcination of the shell for conversion to calcium oxide was carried out using muffle type alumina crucibles. The result of the X-ray Diffraction (XRD) test for the egg shell after calcination was satisfactory. The synthesis reaction generated a compound with some crystals of hydroxyapatite and calcium hydroxide. After calcining the compound was reexamined by XRD and the result was also satisfactory, being found peaks confirming the presence of hydroxyapatite. The adsorption tests were carried out with carbon dioxide at levels compatible with those found in industrial chimneys, where there is the burning of fossil fuels. Quantifications of the initial levels of CO2(14 ± 1%) were made with adsorption evaluation in cycles of up to 180 minutes at room temperature. The tests were made by varying the mitigating material in calcined and non-calcined, and in environments with or without light. Comparison of the adsorption results of the calcined HAP and non-calcinedHAP showed a higher efficiency of the non-calcined HAP in the light environment. In this scenario there was adsorption of approximately 44g of carbon dioxide to each gram of mitigating material.
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Giovanni Helbert Quaresma
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Melhoria do desempenho de isoladores elétricos de porcelana através do uso de recobrimentos poliméricos hidrofóbicos.
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Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
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MEMBROS DA BANCA :
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CLAUDINEI REZENDE CALADO
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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CLEVERSON FERNANDO GARCIA
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Data: 31/10/2018
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As propriedades dielétricas e a resistência mecânica dos isoladores cerâmicos de porcelana são fundamentais para garantir ao sistema elétrico, índices aceitáveis de continuidade no fornecimento de energia através das linhas de transmissão e redes de distribuição elétrica. Contudo, as condições atmosféricas e o teor de poluentes nela existentes, podem comprometer severamente a eficiência do funcionamento dos referidos isoladores. Tal situação se deve ao fato de que os mesmos possuem superfícies constituídas de óxidos metálicos que possuem alta molhabilidade, principalmente quando expostos a condições úmidas como névoa, orvalho e chuva. Essa característica pode ocasionar a formação de película de água que, se for contínua por toda a superfície do isolador, é capaz de conduzir corrente elétrica e fechar um arco (fenômeno conhecido como flashover). No presente trabalho, visando melhorar a hidrofobicidade da superfície de tais isoladores, realizou-se a deposição de polímeros em substratos de porcelana utilizados como isoladores elétricos através da utilização das técnicas de gotejamento e aerógrafo. Medidas de ângulo de contato entre as superfícies e a água foram efetuadas por meio de goniômetro, para caracterizar o comportamento dos recobrimentos usados. Para avaliar o desempenho dos diversos recobrimentos, incluíram-se nos ensaios corpos de prova com recobrimento de esmalte cerâmico, apenas para efeito comparativo. Os três revestimentos que apresentaram os resultados mais promissores no aspecto da hidrofobicidade foram o EPS(Poliestireno Expandido) +THF, EPS+Tolueno e o EPS + Clorofórmio aplicados através de aerógrafo. O revestimento de EPS + Clorofórmio apresentou ângulo de contato médio de 109,63º, comportamento 3,6% superior ao EPS+THF e 14,5% superior ao EPS+Tolueno. Já o recobrimento de esmalte cerâmico, como esperado, apresentou comportamento hidrofílico. Desta forma, os dados obtidos experimentalmente revelam que o EPS apresenta um grande potencial de aplicação como alternativa aos materiais já utilizados atualmente no mercado, pelo fato de ser um material de reuso, totalmente reciclável e economicamente viável.
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The dielectric properties and mechanical strength of ceramic porcelain insulators are fundamental to guarantee to the electrical system, acceptable rates of continuity in the supply of energy through transmission lines and electric distribution networks. However, atmospheric conditions and the amount of pollutants present therein can severely compromise the efficiency of the operation of said insulators. This situation is due to the fact that they have surfaces composed of metallic oxides that have high wettability, especially when exposed to humid conditions such as mist, dew and rain. This characteristic can cause the formation of water film which, if continuous throughout the surface of the insulator, is capable of conducting electric current and closing an arc (a phenomenon known as flashover). In the present work, in order to improve the hydrophobicity of the surface of such insulators, the deposition of polymers was carried out on porcelain substrates used as electrical insulators through the use of drip and airbrush techniques. Measurements of contact angle between surfaces and water were performed using a goniometer to characterize the behavior of the used coatings. In order to evaluate the performance of the various coatings, specimens with ceramic enamel coating were included for comparison purposes only. The three coatings that presented the most promising results in terms of hydrophobicity were EPS (Expanded Polystyrene) + THF, EPS + Toluene and EPS + Chloroform applied through an airbrush. The EPS + Chloroform coating had a mean contact angle of 109.63 °, 3.6% higher than EPS + THF and 14.5% higher than EPS + Toluene. The ceramic enamel coating, as expected, presented hydrophilic behavior. In this way, the data obtained experimentally reveal that the EPS presents a great potential of application as an alternative to the materials already used in the market, because it is a reuse material, totally recyclable and economically viable.
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Lucas Xavier Soares de Souza
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OBTENÇÃO DE ESPUMA DE ALUMÍNIO: avaliação da influência da granulometria dos pós de metal base, da pressão de compactação e do tempo de encharque do tratamento térmico.
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Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
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ALMIR GONCALVES VIEIRA
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Data: 01/11/2018
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No contexto de eficiência energética na área de transporte como nas indústrias automobilística e aeronáutica, a redução de peso em estruturas assume um papel importante. Como alternativa para isso, as espumas metálicas, mais especificamente, as espumas de alumínio, surgem com grande potencial para aplicação e, além de beneficiar em relação ao consumo de combustível, pode contribuir para segurança e conforto em carros e aeronaves. Isso se deve primeiramente às propriedades do alumínio que, em combinação com a estrutura em forma de espuma, pode potencializar as propriedades desse elemento para determinadas aplicações. Buscou-se com este trabalho, obter espuma de alumínio a partir de pós pela rota de pulverotecnologia e avaliar as condições de produção como geometria e granulometria dos pós de alumínio, pressão de compactação e tempo de tratamento térmico. Para o presente trabalho, o hidreto de titânio foi utilizado como agente expansor e para metal base foi utilizado alumínio puro. A pulverotecnologia foi a rota para obtenção da espuma com a prensagem uniaxial a frio em matriz rígida como método de compactação. Espumas de alumínio com densidade relativa de 69 a 95% do valor da densidade do alumínio utilizado foram obtidas. Após análise de curvas de compactação, foi verificado que a granulometria e geometria dos pós utilizados são características que devem ser avaliadas para definir a melhor pressão de compactação. Esta, por sua vez, mostrou que tem papel decisivo na formação de espuma de alumínio, pois além de aprisionar os pós de agente expansor entre os pós do metal base a pressão também tem que ser suficiente para quebrar a camada de óxido presente nos pós de alumínio. O tempo de tratamento térmico interferiu diretamente na qualidade da espuma. Tempos de tratamento térmico longos podem beneficiar a coalescência de poros e colapso da espuma com a formação de caminhos preferenciais para saída de gases formados pela decomposição do agente expansor. Os melhores resultados obtidos neste trabalho foram para alumínio tipo 1, pressão de compactação 500MPa e tempo de tratamento térmico de 10 minutos à uma temperatura de 710°C.
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In the context of energy efficiency in the transport area as in the automobile and aeronautical industries, the reduction of weight in structures plays an important role.
As an alternative to this, metallic foams, more specifically aluminum foams, come with great potential for application and, in addition to benefiting from fuel consumption, can contribute to safety and comfort in cars and aircraft. This is primarily due to the properties of aluminum which, in combination with the foam structure, can enhance the properties of this element for particular applications. The goal of this work was to obtain aluminum foam from powders by the pulverotechnology route and to evaluate the production conditions such as geometry and particle size of aluminum powders, compaction pressure and time of heat treatment. For the present work, the titanium hydride was used as blowing agent and pure aluminum was used for the base metal. The pulverotechnology was the route to obtain the foam, with cold uniaxial pressing in rigid matrix as compacting method. Aluminum foams, with relative density of 69 to 95% of the value of the aluminum density used, were obtained. After analysis of compaction curves, it was verified that the granulometry and geometry of the powders used are characteristics that must be evaluated to define the best compression pressure. This, in turn, has shown that it plays a decisive role in the formation of aluminum foams, since in addition to imprisoning the blowing agent powders between the powders of the base metal the pressure must also be enough to break the oxide layer present in the aluminum powders. The heat treatment time directly interfered in the foam quality. Long heat treatment times may benefit pore coalescence and foam collapse with the formation of preferred pathways for the escape of gases formed by the decomposition of the blowing agent. The best results obtained in this work were for aluminum type 1, compression pressure 500MPa and heat treatment time of 10 minutes at a temperature of 710 ° C.
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WEBER DE ALMEIDA LIMA
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Fissuração a frio na soldagem GMAW de um aço de alta resistência
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Orientador : MARIA CELESTE MONTEIRO DE SOUZA COSTA
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MEMBROS DA BANCA :
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ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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MARIA CELESTE MONTEIRO DE SOUZA COSTA
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ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
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Data: 09/11/2018
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A fabricação e o desenvolvimento de aços estruturais de alta resistência têm avançado nas últimas décadas, sendo utilizado para a obtenção o processo termomecânico controlado – TMCP, que proporciona ganhos de resistência mecânica e tenacidade através da obtenção de uma microestrutura homogênea de grãos refinados, resultando em componentes mais leves, de boa conformabilidade e soldabilidade. Diante destes avanços que proporcionam a entrada de novos materiais no mercado, o estudo das descontinuidades que estão sujeitas as uniões soldadas é necessário, dentre elas a fissuração a frio, conhecido como fissuração por hidrogênio. Para o estudo deste trabalho foi utilizado um aço estrutural de alta resistência, sendo o mesmo submetido ao ensaio de soldabilidade Tekken Test (Y-Groove) pelo processo Gas Metal Arc Welding – GMAW. O objetivo geral do trabalho foi verificar a ocorrência de trincas nas regiões da solda, observando o tipo de microestrutura resultante e fatores que proporcionaram as mesmas. Os resultados obtidos demonstraram o efeito do pré-aquecimento nas amostras soldadas, resultando em mudanças mecânicas e microestrutural, sendo a região de granulação grosseira da zona termicamente afetada que apresentou os resultados significativos quanto à fissuração por hidrogênio.
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The fabrication and development of high strength structural steels has advanced in the last decades, being used to obtain the thermomechanical controlled process - TMCP, which provides gains of mechanical resistance and tenacity by obtaining a homogeneous microstructure of fine-grained, resulting in components, with good formability and weldability. In view of these advances that allow the entry of new materials in the market, the study of the discontinuities that are subject to welded joints is necessary, among them the cold cracking, known as hydrogen cracking. For the study of this work a high strength structural steel was used, and it was submitted to the Tekken Test (Y-Groove) welding test by the Gas Metal Arc Welding - GMAW process. The overall objective of the work was to verify the occurrence of cracks in the regions of the weld, observing the type of microstructure resulting and factors that provided the same. The results showed the effect of the preheating in the welded samples, resulting in mechanical and microstructural changes, being the region of coarse-grained of the heat-affected zone that presented the significant results regarding the cracking by hydrogen.
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BARTIRA RODRIGUES NEVES
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Estudo do desempenho de misturas asfálticas recicladas a quente com 100% de concreto asfáltico fresado para aplicação a frio em manutenção de pavimentos.
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Orientador : FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
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MEMBROS DA BANCA :
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FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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CLAUDIO JOSE MARTINS
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Data: 19/11/2018
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A reciclagem a quente do Concreto Asfáltico Fresado (CAF), como material de composição de misturas asfálticas, visa reforçar o conceito de sustentabilidade na área de pavimentação asfáltica, promovendo a mitigação de danos causados pelas extrações de petróleo e agregados naturais. O CAF é um resíduo produzido em abundância em obras de manutenção de pavimentação asfáltica, mas ainda é pouco utilizado em reciclagens a quente de misturas asfálticas. A pesquisa teve como objetivo principal o estudo do desempenho de misturas asfálticas recicladas a quente, com 100% de CAF, para aplicação a frio em operações de tapa-buracos. Na pesquisa experimental, antes de iniciar as dosagens dos materiais, realizou-se a caracterização física do material fresado. Os resultados dos ensaios de granulometria e extração de betume do fresado foram aprovados, para o uso nas dosagens das misturas, por apresentarem as características estabelecidas pela curva de referência do DNIT (faixa “C”). A adição de Re-refinedEngineOilBottom (REOB) nas misturas asfálticas recicladas a quente teve como função manter a trabalhabilidade da mistura em temperatura ambiente e proporcionar o rejuvenescimento das propriedades do ligante envelhecido, presente no CAF. A caracterização mecânica foi feita por meio de corpos de prova, que foram moldados pela metodologia Marshall, para realização dos ensaios de resistência à tração por compressão diametral e estabilidade e fluência Marshall. Os resultados obtidos, neste trabalho, confirmaram a proposta da pesquisa, apresentando-se dosagens de misturas asfálticas recicladas a quente com 100% de CAF e adições de REOB, Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP), pó de borracha e cal, com boa trabalhabilidade e resistência mecânica. As misturas desenvolvidas caracterizam-se como alternativa de material em manutenção de tapa-buracos, com aplicação a frio.
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The hot recycling of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP), as material to compose asphalt mixtures, aims to reinforce the sustainability concept of the asphalt paving area, promoting the mitigation of damages caused by oil and natural aggregates extraction. RAP is a residue, which is produced in abundance during the maintenance of asphalt paving, but it is still little used in hot asphalt recycling mixtures. The main objective of this research was to study the performance of hot recycled asphalt mixtures with 100% of RAP, for cold application in pothole. In the experimental research, before the materials dosages, the physical characterization of RAP was carried out. The results of granulometry and bitumen extraction tests carried out for the RAP were approved for use in the asphalt mixture dosages, since they presented the characteristics established by the reference curve of DNIT ("C" range). The addition of Re-refined Engine Oil Bottom (REOB) in the hot recycled asphalt mixtures had as function to maintain the workability of the mixture at ambient temperature and provide rejuvenation of the properties of the aged binder present in the RAP. The mechanical characterization was made with compressed samples, which were molded by the Marshall methodology, to perform the tests of diametral compression strain and Marshall stability and fluency. The results obtained in this work confirmed the research proposal, which were presenting dosages of hot recycled asphalt mixtures with 100% of RAP and addition of REOB, petroleum asphalt cement (bitumen), rubber powder and lime, with good workability and mechanical strength. The developed mixtures characterized as an alternative material in pothole maintenance, with cold application.
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ANA FLÁVIA RODRIGUES SALES
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Processamento, caracterização e avaliação de biocompatibilidade de blendas de PLGA e Colágeno com potencial utilização para sistema de liberação controlada
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Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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VIVIANE GOMES DA COSTA
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Data: 23/11/2018
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Implantes intra oculares têm sido estudados com o objetivo de melhorar o tratamento de patologias oftalmológicas relacionadas a neovascularização. Um dos fármacos cuja função anti angiogênica vem sendo estudada recentemente é o Ácido Rosmarínico (AR). Neste trabalho foram produzidas blendas com 50% de PLGA – poli (ácido lático-co-glicólico) 75/25 e 50% de Colágeno tipo I e 75% de PLGA 75/25 e 25% de Colágeno tipo I - para avaliação da degradação das mesmas em solução tampão (pH 7,4 e temperatura 37ºC) simulando a liberação do AR no interior do vítreo ocular. Foram encontrados implantes com diferentes taxas de degradação, evidenciando que a confecção das blendas é promissora para a liberação controlada de fármacos. Para a caracterização da matéria prima, bem como das blendas com e sem o fármaco, foram utilizados os ensaio de Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Raios X com Energia Dispersiva (EDX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Termogravimetria (TG), Espectroscopia por Transformada de Fourier (FTIR) e medição de ângulo de contato. Além disso, foi realizado ensaios de hemocompatibilidade, viabilidade celular dos implantes pelo método de redução de MTT (sal de tetrazolina), além de ensaio de espécies reativas de oxigênio (ROS) nas blendas com e sem o fármaco. As blendas formadas não possuem interação química e, portanto, o produto da degradação das mesmas é composto pela soma dos produtos de suas matérias primas, já sendo conhecidos. Além disso, as blendas apresentam potencial de aplicação como biomateriais para liberação controlada do anti-VEGF pelos ensaios realizados, já que não são hemolíticas, além de possuírem boa viabilidade celular e redução de ROS.
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Intraocular implants have been studied with the aim of improving the treatment of ophthalmological diseases related to neovascularization. One of the drugs whose antiangiogenic function has been recently studied is Rosmarinic Acid (RA). In this work, blends were produced with 50% PLGA - poly (lactic - co - glycolic acid) 75/25 and 50% Collagen type I and 75% PLGA 75/25 and 25% Collagen type I - for evaluation of degradation (pH 7.4 and 37 ° C) simulating the release of AR into the vitreous ocular. Implants with different degradation rates were found, evidencing that the blending is promising for the controlled release of drugs. For the characterization of the raw material, as well as the blends with and without the drug, the X-Ray Diffraction (XRD), X-ray Spectroscopy with Dispersive Energy (EDX), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetry (TG), Fourier Transform Spectroscopy (FTIR) and contact angle measurement. In addition, hemocompatibility tests, cell viability of the implants were performed by the MTT (tetrazoline salt) reduction method, as well as the test of reactive oxygen species (ROS) in the blends with and without the drug. The formed blends have no chemical interaction and therefore the product of the degradation thereof is composed of the sum of the products of their raw materials, already known. In addition, the blends present potential of application as biomaterials for controlled release of anti-VEGF by the tests performed, since they are not hemolytic, besides having good cellular viability and ROS reduction.
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Cristina Aparecida Esteves
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Produção e caracterização de espumas de alumínio.
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Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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SANDRO CARDOSO SANTOS
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MICHELLE CRISTIANE DA SILVA DUARTE
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Data: 27/11/2018
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A literatura mostra que as espumas de alumínio possuem um vasto campo de aplicações como material de uso estrutural principalmente nas indústrias aeronáutica e automobilística, devido às propriedades físicas de isolamento térmico e acústico, além da capacidade de absorver esforços mecânicos de compressão e/ou torção, dentre outras características como e.g.: a redução de peso e economia de energia. Este trabalho visa contribuir com os estudos relacionados com parâmetros para a obtenção de espumas de alumínio via rota da metalurgia do pó empregando a conformação mecânica por compactação a frio. Um molde de aço SAE 1045 trefilado foi usinado e tratado termicamente (têmpera e revenimento) na busca do endurecimento superficial, necessário para suportar as altas cargas utilizadas na compressão uniaxial dos pós (alumínio e hidreto de titânio), utilizados na matriz de experimentos propostos. As matérias primas consistiam de pó de alumínio (Al), hidreto de titânio (TiH2) em pó como agente espumante e estearato de zinco como agente desmoldante. Produziu-se 15 corpos de prova verdes, divididos em 5 lotes, denominados de A, B, C, D e E, com concentração de agente expansor 0,00%, 0,80%, 1,00%, 1,20% e 1,50% respectivamente. À priori, a compactação ocorreu em pressão de 350 MPa, após os CPs verdes foram sinterizados a uma taxa de aquecimento de 16°C/minuto até a temperatura de 710ºC em ambiente inerte, argônio, permanecendo nesta temperatura por 8 minutos. Utilizou-se nas caracterizações físico-química das materiais e CPs as técnicas: Granulometria a Laser (CILAS) para determinar o tamanho das partículas, a Análise Termogravimétrica (DTG) especificamente para o hidreto de titânio, a fim de verificar as temperaturas de liberação de gás hidrogênio, Difração de Raios X (DRX) para verificação da estrutura cristalina, a Espectroscopia de Fluorescência de Raios X (EDX) para análise da composição química, e por fim a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para análise da morfologia da superfície dos corpos de prova. Os seguintes parâmetros de processamento das espumas e o molde se mostraram eficazes. Os materiais produzidos apresentaram valores de densidades relativas entre 0,44 e 0,73, com o volume aumentando até 126%, para os parâmetros estudados de compactação com 350MPa, tratamento térmico 710ºC/8 min 2 em atmosfera inerte.
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The literature shows that aluminum foams have a wide range of applications as structural material mainly in the aeronautical and automotive industries due to the physical properties of thermal and acoustic insulation, as well as the ability to absorb mechanical stresses of compression and / or torsion, among other characteristics such: weight reduction and energy saving. This work aims to contribute to the studies related to parameters to obtain aluminum foams via the route of powder metallurgy using the cold conformation mechanical compaction. A drawn SAE 1045 steel mold was machined and heat treated (quenching and tempering) in the quest for surface hardening required to withstand the high loads used in the uniaxial compression of the powders (aluminum and titanium hydride) used in the proposed experiments matrix. The raw materials consisted of aluminum powder (Al), powdered titanium hydride (TiH2) as foaming agent and zinc stearate as the release agent. Fifteen green test specimens, divided into 5 batches, denominated A, B, C, D and E, with expander concentration 0.00%, 0.80%, 1.00%, 1.20% and 1.50% respectively. A priori, compaction occurred at a pressure of 350 MPa, after the green CPs were sintered at a heating rate of 16 ° C / min to the temperature of 710 ° C in an inert atmosphere, argon, remaining at this temperature for 8 minutes. The physicochemical characterization of materials and CPs were used to determine the particle size, the Thermogravimetric Analysis (DTG) specifically for titanium hydride, in order to verify the release temperatures of X-Ray Diffraction (XRD) for the verification of crystalline structure, X-ray Fluorescence Spectroscopy (EDX) for analysis of chemical composition, and finally Scanning Electron Microscopy (SEM) for analysis of surface morphology proof bodies. The following foaming processing parameters and the mold have proven to be effective. The materials produced presented values of relative densities between 0.44 and 0.73, with the volume increasing up to 126%, for the studied parameters of compaction with 350MPa, heat treatment 710ºC / 8 min in inert atmosphere.
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RAFAELA NEPOMUCENO E VIDIGAL
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Influência do estado inicial e dos parâmetros de processamento na microestrutura e no comportamento mecânico de um aço assistido pelo efeito TRIP após processamentos térmicos diversos
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Orientador : ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
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MEMBROS DA BANCA :
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CLAUDIO TURANI VAZ
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ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
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MARIA TERESA PAULINO AGUILAR
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WELLINGTON LOPES
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Data: 06/12/2018
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A busca por avanços em termos de preservação ambiental e segurança tem levado as indústrias automobilísticas a pesquisarem soluções que associem maior eficiência de motores, melhor aerodinâmica e diminuição do peso do veículo. Nesse contexto, os aços TRIP destacam-se por oferecem elevada resistência mecânica e boa conformabilidade e assim proporcionarem a utilização de chapas de menor espessura com maior resistência mecânica. Os aços TRIP apresentam como característica principal o fenômeno de plasticidade induzida por transformação de fase, consequência da transformação de austenita retida em martensita durante a deformação. Porém, apenas os efeitos da transformação martensítica não garantem as propriedades mecânicas que os aços TRIP possuem. Trata-se de um conjunto de fatores, por exemplo a presença de várias fases influência diretamente nas propriedades mecânicas devido aos processos de endurecimento. Por isso, torna-se complexo estabelecer relações diretas das fases com as propriedades mecânicas. O objetivo deste trabalho foi analisar os efeitos da microestrutura inicial e dos parâmetros do tratamento térmico na microestrutura e nas propriedades mecânicas de um aço TRIP, por meio de uma caracterização microestrutural e mecânica. As análises foram feitas em termos de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, ensaios de dureza, ensaios de tração e análise do encruamento por diferentes métodos. Contudo, foi observado que a microestrutura e as propriedades mecânicas foram mais influenciadas pelos efeitos do tempo de austêmpera e da microestrutura inicial. Em adição, foi observado que as condições com estrutura inicial martensítica austemperadas a 400ºC, de um modo geral, apresentaram melhor desempenho, uma vez que correspondem as condições com austenita retida mais estável e com maior ganho de propriedades mecânicas.
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The quest for advances in environmental preservation and safety has led the automotive industry to research solutions that combine higher engine efficiency, better aerodynamics and reduced vehicle weight. In this context, TRIP steels stand out because they offer high mechanical strength and good formability, thus providing the use of thinner sheets with higher mechanical strength. The main characteristic of TRIP steels is the phenomenon of plasticity induced by phase transformation, as a consequence of the transformation of austenite retained in martensite during deformation. However, only the effects of martensitic transformation do not guarantee the mechanical properties of TRIP steels. It is a set of factors, for example the presence of several phases influences directly on the mechanical properties due to the hardening processes. Therefore, it becomes complex to establish direct relations of the phases with the mechanical properties. The objective of this work was to analyze the effects of heat treatment parameters on the microstructure and mechanical properties of a TRIP steel, through a microstructural and mechanical characterization. Analysis were conducted in terms of optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, hardness tests, tensile tests and analyzes concerning the work hardening behavior of the material by different methods. In conclusion, it was observed that the microstructure and the mechanical properties were more influenced by the effects of austempering time and the initial microstructure. In addition, it was observed that the conditions with martensitic initial structure austempered at 400ºC, in general, presented better performance, since they correspond to the conditions with retained austenite more stable and with greatest gain of mechanical properties.
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Guilherme Ramos Righi
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Efeitos da soldagem e do tratamento térmico de alívio de tensões na usinabilidade do aço inoxidável austenítico
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Orientador : SANDRO CARDOSO SANTOS
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MEMBROS DA BANCA :
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ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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SANDRO CARDOSO SANTOS
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WAGNER SADE
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JOSÉ RUBENS GONÇALVES CARNEIRO
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Data: 14/12/2018
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A usinagem em campo é uma operação aplicada em peças que passaram por diferentes processos durante a sua fabricação como conformação mecânica, soldagem e tratamento térmico, de modo que a usinabilidade de peças fabricadas em aço inoxidável austenítico – material amplamente submetido a esta operação – pode ser alterada (prejudicada) por mudanças ocorridas na microestrutura do material, alterando certas propriedades. Portanto, este trabalho envolve a avaliação da influência dos processos de soldagem e tratamento térmico de alívio de tensões – processos típicos de fabricação – sobre a usinabilidade do aço inoxidável austenítico AISI 304, material de resistência à corrosão e soldabilidade satisfatória e que possui amplas aplicações na indústria.Foi analisado o comportamento das regiões de metal base (MB) e zona termicamente afetada (ZTA) da solda feita em tarugos de aço inoxidável austenítico AISI 304 por processo TIG manual e posteriormente tratados termicamente para alívio parcial de tensão em patamar de temperatura de 350°C por 30 minutos, além de análise da região de metal base de um tarugo do material como recebido (CR) utilizado para referência. Para tal análise, foram feitos ensaios de usinabilidade por furação com pressão constante a seco e aplicando-se fluido de corte, medindo-se o tempo de furação em um percurso de 20mm, além de ensaios de microdureza Vickers e análise metalográfica para avaliar as transformações microestruturais.Os resultados obtidos permitiram verificar que na condição como soldado e tratado termicamente, o material apresentou melhor usinabilidade nas regiões de MB e ZTA quando foi aplicado o fluido de corte. Na mesma condição de processamento, a usinabilidade na ZTA é inferior à da região de MB independente do uso de fluido de corte e tal resultado é causado pela ocorrência do aumento de dureza na ZTA, evidenciado pelos refinos de grãos austenísticos. Portanto, os resultados permitem concluir que o ensaio de usinabilidade por furação com pressão constante é um método eficaz para análise da usinabilidade do AISI 304 processado e como recebido, de tal modo que este material teve sua menor usinabilidade na ZTA sob condição de processado e ensaiado a seco.
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Field machining is an operation applied to parts that have passed through different processes during their manufacture as mechanical forming, welding and heat treatment, so that the machinability of parts made from austenitic stainless steel – material widely submitted to this operation – can be modified (impaired) by changes in the material microstructure, amending certain properties. Therefore, this work involves the evaluation of the influence of welding processes and stress relief heat treatment – typical manufacturing processes – on the machinability of AISI 304 austenitic stainless steel, a material with satisfactory corrosion resistance and weldability and that has broad applications in the industry.It was observed the behavior of the parent metal (PM) and heat affected zone (HAZ) regions of the AISI 304 austenitic stainless steel bars by manual TIG process and subsequently heat treated for partial stress relief at a temperature of 350°C for 30 minutes, in addition to analysis of the parent metal region of a as received material bar used to reference. For this analysis, dry and cutting fluid drilling machinability tests were performed with constant pressure and was applied by measuring the drilling time in a path of 20mm, as well as Vickers microhardness tests and metallographic analysis to evaluate the microstructural transformations.The results showed that in the condition as welded and thermally treated, the material showed better machinability in the PM and HAZ regions when the cutting fluid was applied. In the same processing conditions, the machinability in the HAZ is lower than in the PM region independent of the use of cutting fluid, and such result is caused by the occurrence of hardness increase in the HAZ, evidenced by austenitic grain refining. Therefore, the results allow concluding that the constant pressure drilling machinability test is an effective method for analyzing the machinability of the processed and as received AISI 304 such that this material had its lowest machinability in the HAZ under the condition of being processed and dry tested.
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Soraia Sandra Pires
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Aspectos tribológicos de um revestimento diamond-like carbon sobre a superfície de aço rápido AISI M2
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Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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ERNANE RODRIGUES DA SILVA
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IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
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PAULO SÉRGIO MARTINS
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RONEY AMARANTE BRAGA
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Data: 21/12/2018
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Os revestimentos de Carbono amorfo, conhecidos como Diamond-likeCarbon(DLC) são filmes finos, formados por Carbono de ligações sp2 (grafite) e sp3 (diamante) em diferentes proporções e têm por características especiais sua alta dureza einércia química. Sua aplicação visa melhoria efetiva das propriedades químicas, físicas e mecânicas de metais convencionais utilizados como substrato e proteção ao desgaste abrasivo e adesivo dos mesmos. As aplicações do filme DLC são amplas, podendo-se destacar a utilizações em engrenagens, instrumentos da área médica, sistemas hidráulicos e ferramentas de corte. Amplamente utilizado em brocas de aço rápido na usinagem de materiais não ferrosos, por exemplo, para processos de furação de blocos de ligas de Alumínio e Silício (Al-Si) na indústria automotiva. O presente trabalho estudou o comportamento tribológico do filme DLC depositado pelo método PVD assistido por plasma por arco catódico à vácuo. Foi investigada a influência da rugosidade do substrato de aço AISI M2 na adesão do revestimento, espessura, resistência ao desgaste abrasivo e resistência ao atrito com uma liga de Alumínio e Silício (7,76%). O coeficiente de desgaste específico do revestimento foi maior para a superfície de acabamento bruto. Todavia verificou-se que o desgaste abrasivo não varia proporcionalmente à rugosidade. A baixa adesão do acabamento retificado não foi fator determinante para influenciar no desgaste abrasivo. A espessura do filme, calculada pelos diâmetros das calotas foi diferente da espessura real, obtida pelo MEV. No ensaio pino sobre disco, o filme DLC contra a liga de Al-Si apresentou coeficiente de atrito médio de 0,374, cerca de 20% menor em relação ao aço AISI M2/Al-Si. O coeficiente de atrito não tem relação proporcional à rugosidade. O substrato de maior rugosidade foi o que apresentou o menor coeficiente de atrito durante o ensaio pino sobre disco.
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The amorphous carbon coatings, known as Diamond-like Carbon (DLC) are thin films formed by different proportions of carbon`s bonds sp2 (graphite) and sp3 (diamond) and have special characteristics as high hardness and chemical inertia. Its application looks for the effective improvement of the chemicals, physicals and mechanicals proprieties of the bulks metals used as substrate and protection to abrasive and adhesive wear of the base metal. The DLC film’s application are large, highlighting the use in gears, medical instruments, hydraulic systems and cutting tools. Widely used in high-speed steel drills, to non-ferrous metals machining, for example, to processes of drilling blocks of aluminum-silicon alloys (Al-Si) in the automotive industry. The present work studies the tribological behavior of the tetrahedral hydrogen- free DLC coating deposited by plasma assisted PVD method by cathodic arc in vacuum. It investigates the influence of the high-speed steel AISI M2 substrate roughness in the adhesion, thickness, abrasive wear resistance and friction resistance against an aluminum-7,76%silicon alloy. The specific wear rate of the coating was bigger in the finish gross substrate. However, was verified that the abrasive wear is not proportional to roughness. The low adhesion of the finish ground substrate was not a determinant factor to influence the abrasive wear. The thickness of the coating, calculated by the craters diameters was different of the real thickness obtained by SEM. In the pin on disk test, the DLC against Al-Si presented a medium friction coefficient of 0,374, being 20% smaller related to AISI M2 steel/Al-Si. The friction coefficient did not have a proportional relation with the roughness. The more roughness substrate presented the smaller friction coefficient during the pin on disk test.
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