Dissertações/Teses

2024
Dissertações
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  • MOZART MESQUITA DA COSTA NETO
  • ESTUDO DA ESTAMPABILIDADE DO AÇO INOXIDÁVEL AISI 441 SOB DIFERENTES CONDIÇÕES MICROESTRUTURAIS

  • Orientador : WELLINGTON LOPES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • GILMAR CORDEIRO DA SILVA
  • PEDRO HENRIQUE RODRIGUES PEREIRA
  • WELLINGTON LOPES
  • Data: 19/02/2024
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  • O processo de estampagem profunda em materiais metálicos possui diversas
    limitações como a profundidade estampada, aparecimento de rugas, fratura da
    chapa antes da deformação total, além de o sólido gerado possuir variação da
    espessura de parede. Considerando essas variáveis, este trabalho apresenta o
    estudo da estampabilidade do aço inoxidável ferrítico AISI 441 sob duas condições
    iniciais com o objetivo de avaliar o efeito dessa variável na estampabilidade e na
    resistência mecânica desse material a partir do cálculo do limite de deformação do
    material (LDR).
    A caracterização mecânica do aço AISI 441 utilizou ensaios de tração (com
    identificação da anisotropia), microdureza Vickers e cisalhamento. Os resultados
    indicaram o efeito do estado inicial do material (como recebido e pré-deformado em
    laminação a frio) no limite de estampabilidade do aço AISI 441, sendo ligeiramente
    maior para o estado como recebido a partir da comparação do valor do LDR. Foi
    verificado também que o modo de deformação predominante nos copos estampados
    foi o estiramento.
    Os resultados de estampagem associados aos dados de anisotropia indicaram a
    mudança da orientação preferencial segundo a fibra  plano (111) para outra mais
    heterogênea após a estampagem. De modo geral percebeu-se comportamento
    mecânico similar entre os produtos estampados para os dois estados analisados
    neste trabalho, consistindo de amaciamento no fundo e endurecimento na lateral dos
    copos.


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  • The deep drawing process in metallic materials has several limitations such as the
    stamped depth, appearance of wrinkles, fracture of the sheet before total
    deformation, in addition to the fact that the solid generated varies in wall thickness.
    Considering these variables, this work presents the study of the stampability of AISI
    441 ferritic stainless steel under two initial conditions with the objective of evaluating
    the effect of this variable on the stampability and mechanical resistance of this
    material based on the calculation of the material's deformation limit (LDR ).
    The mechanical characterization of AISI 441 steel used tensile tests (with
    identification of anisotropy), Vickers microhardness and shear. The results indicated
    the effect of the initial state of the material (as received and pre-deformed in cold
    rolling) on the stampability limit of AISI 441 steel, being slightly higher for the as-
    received state based on the comparison of the LDR value. It was also verified that
    the predominant deformation mode in the stamped cups was stretching.
    The stamping results associated with the anisotropy data indicated a change from
    the preferred orientation according to the fiber  plane (111) to a more heterogeneous
    one after stamping. In general, similar mechanical behavior was noticed between the
    printed products for the two states analyzed in this work, consisting of softening at
    the bottom and hardening on the side of the cups.

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  • NAYARA TAMIRES ALVES FRANCISCO
  • OBTENÇÃO DE ARGAMASSAS GEOPOLIMÉRICAS POR MEIO DE ATIVAÇÕES ÁCIDA E BÁSICA FORMULADAS A PARTIR DE RESÍDUO DE MINERAÇÃO DE ARDÓSIA

     

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • JOAO PAULO FERREIRA SANTOS
  • MATEUS JUSTINO DA SILVA
  • Data: 29/02/2024
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  • Atualmente as pastas geopoliméricas são obtidas a partir de ativações ácidas ou alcalinas em misturas com matérias primas naturais ou resíduos, ricos em sílica (SiO2) e alumina (Al2O3). De uma forma geral, esses polímeros inorgânicos apresentam razoável desempenho mecânico, resistência térmica e triboquímica. Os resíduos minerários (pulverulento) de barragens ricos em aluminosilicatos, podem ser reaproveitados para obtenção de cimentos geopoliméricos pelo método two parts ou one part. O Estado da Arte é a síntese de compostos geopolímeros denominados silicoaluminofosfatos por ativação com ácido fosfórico na forma de solução aquosa. Nesse trabalho de pesquisa pretende-se avaliar a potencialidade do uso resíduo de mineração de ardósia como matéria-prima para a síntese de materiais geopoliméricos. Realizaram-se diferentes formulações variando os teores do resíduo e do ativador ácido e alcalino, nas porcentagens de 1%, 0,25% e 0,5% de grafeno. Com um aumento de resistência à compressão 41% base alcalina e 62% base ácida. Foram analisados o comportamento mecânico por meio de ensaios de compressão aos 28 dias. Em seguida os materiais passaram por caracterizações de FRX, DRX, análise granulométrica a laser, microscopia eletrônica de varredura (MEV) tanto da matéria prima quanto dos fragmentos geopoliméricos. Os valores de resistência mecânica foram satisfatoriamente alcançados para alvenaria não estrutural, o resíduo estudado pode ser aplicado como argamassa em estruturas auxiliares utilizando a técnica de geopolimerização e que o grafeno pode ser utilizado para promover aumentos na resistência mecânica do material produzido.


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  • Currently, geopolymeric pastes are obtained from acid or alkaline activation in mixtures with natural raw materials or waste, rich in silica (SiO2) and alumina (Al2O3).In general, these inorganic polymers present reasonable mechanical performance, thermal and tribochemical resistance.Mining waste (powder) from dams rich in aluminosilicates can be reused to obtain geopolymer cements using the two-part or one-part method.The State of the Art is the synthesis of geopolymer compounds called silicoaluminophosphates by activation with phosphoric acid in the form of an aqueous solution.This research work aims to evaluate the potential of using slate mining waste as a raw material for the synthesis of geopolymeric materials.Different formulations were made, varying the levels of residue and acid and alkaline activator, in percentages of 1%, 0.25% and 0.5% of graphene.With an increase in compressive strength 41% alkaline base and 62% acid base.The mechanical behavior was analyzed through compression tests at 28 days.The materials then underwent FRX, XRD, laser granulometric analysis, scanning electron microscopy (SEM) characterizations of both the raw material and the geopolymeric fragments.Mechanical resistance values were satisfactorily achieved for non-structural masonry, the studied residue can be applied as mortar in auxiliary structures using the geopolymerization technique and graphene can be used to promote increases in the mechanical resistance of the material produced.

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  • SAMUEL NUNES GOMES
  • ESTUDO DA FABRICAÇÃO DE PLACA INDUZIDA ACIONADA POR BOBINA ELETROMAGNÉTICA

  • Orientador : LEONARDO NEVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO LUIZ PEREZ TEIXEIRA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • LEONARDO NEVES
  • Data: 08/04/2024
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  • Neste estudo foi abordado a fabricação da placa metálica induzida, pelo processo de sinterização, a qual é aplicada na bomba unitária ou unit pump system (UPS), que faz parte do sistema de injeção de combustível, neste caso do motor diesel. Neste sistema, para cada cilindro do motor, existe uma unidade injetora que bombeia diesel em alta pressão, a qual é conectada no seu respectivo porta injetor mecânico, que possui um bico injetor com furos calibrados que irá pulverizar o combustível na câmara de combustão. Para confirmar a confiabilidade da placa sinterizada análises comparativas com diversas propriedades da placa original e a placa obtida no mercado paralelo foram feitas, tal como: de análise química, dureza superficial, corrosão e abrasão, além do teste funcional de volume de óleo em bancada e consumo de corrente elétrica. Como resultado percebeu-se que a placa produzida no processo de sinterização obteve diversas semelhanças com a placa original. Observou-se também que a placa de mercado apresentou resultados discrepantes, podendo ocasionar na bomba unitária uma performance abaixo do normal e menor durabilidade.


     


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  • In this study we will discuss silicon steel applied in the diesel injection system, the so-called unit pump (UPS). In this system, for each cylinder of the engine there is a high-pressure pump, which is connected to its respective mechanical injector port. The fuel flow injected into the combustion chamber depends directly on the dosage of oil pumped by the unit pump, and this control is executed by the engine module, through the electronic control center (ECM). The purpose of this study is to develop a docking plate capable of replacing the original plate applied in these pumps. It is known that silicon steel plates are not manufactured in the required thickness, another point is that the plate needs to have adequate mechanical strength, appropriate magnetic properties and be an efficient and durable material meeting the needs of the end customer.

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  • AILSON CARDOSO JUNIOR
  • Uma alternativa de tratamento térmico para recuperação das propriedades magnéticas de um aço Fe-Si de grão não orientado após o corte 

  • Orientador : LEONEL MUNIZ MEIRELES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL LEANDRO ROCCO
  • IGOR DE SOUZA LANA ANTONIAZZI
  • JORGE LUIS COLETI
  • LEONEL MUNIZ MEIRELES
  • VALMIR DIAS LUIZ
  • Data: 25/04/2024
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  • Com a crescente demanda mundial por energia elétrica, é de suma importância a otimização de equipamentos elétricos e a utilização de aços de melhor eficiência buscando-se um melhor aproveitamento energético e a consequente redução no consumo de energia. Diante desse cenário, aços elétricos são materiais largamente utilizados na indústria, principalmente na construção de motores e transformadores, que são os principais responsáveis pelo funcionamento dos equipamentos elétricos, devido às suas boas propriedades magnéticas. Os aços elétricos podem ser divididos em três grupos: aço ao silício de grão orientado (GO), aço silício de grão não orientado (GNO) e aço baixo carbono comum. No presente trabalho foram analisadas amostras de aço de grão não orientado (GNO) com 3,3% de silício em peso na composição. No entanto, vale ressaltar que os aços elétricos GNO apresentam perdas energéticas, ainda que em menor escala, e que suas propriedades magnéticas dependem das diferentes condições adotadas para o processamento dos mesmos. As perdas magnéticas, por sua vez, podem limitar o desempenho dos aços elétricos, portanto configuram um importante parâmetro para o controle de qualidade, e, se não controladas, podem aumentar a demanda energética e promover o desperdício de energia. Deste modo, considerando a influência do processamento mecânico sobre as propriedades magnéticas e estruturais de aços elétricos GNO, este trabalho investiga os efeitos do tratamento térmico nas perdas magnéticas e seus componentes – perda por histerese, perda por excesso e perda parasita. Para tanto, será aplicada no desenvolvimento deste projeto a análise da microestrutura das amostras de aços elétricos GNO a partir da caracterização dos aços no estado de entrega pelo fornecedor e após os corpos de prova serem submetidos ao tratamento térmico a 700, 800 e 900 graus Celsius, utilizando-se equipamentos de Microscopia Óptica, Microdurometro e Brockhaus.


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  • With the increasing global demand for electrical energy, the optimization of electrical equipment and the use of more efficient steels are of paramount importance in seeking better energy utilization and consequent reduction in energy consumption. In this scenario, electrical steels are widely used materials in the industry, especially in the construction of motors and transformers, which are primarily responsible for the operation of electrical equipment, due to their good magnetic properties. Electrical steels can be divided into three groups: grain-oriented silicon steel (GO), non-grain-oriented silicon steel (NGO), and common low-carbon steel. In the present study, samples of non-grain-oriented silicon steel (NGO) with 3.3% silicon by weight in the composition were analyzed. However, it is worth noting that NGO electrical steels exhibit energy losses, albeit on a smaller scale, and their magnetic properties depend on the different conditions adopted for their processing. Magnetic losses, in turn, can limit the performance of electrical steels, therefore representing an important parameter for quality control, and if not controlled, they can increase energy demand and promote energy wastage. Thus, considering the influence of mechanical processing on the magnetic and structural properties of NGO electrical steels, this study investigates the effects of heat treatment on magnetic losses and their components - hysteresis loss, excess loss, and parasitic loss. To this end, the development of this project will involve the analysis of the microstructure of NGO electrical steel samples through the characterization of the steels in the as-delivered state by the supplier and after the test specimens have been subjected to heat treatment at 700, 800, and 900 degrees Celsius, using Optical Microscopy, Microhardness Tester, and Brockhaus equipment.

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  • HENDERSON SOARES MADUREIRA
  • INFLUÊNCIA DA VELOCIDADE DE ROTAÇÃO E TEMPO DE MISTURA SOBRE A ESTRUTURA E COMPORTAMENTO MECÂNICO DE SOLDAS EM AÇO TRIP 800 PARCIALMENTE TRANSFORMADO PRODUZIDAS POR FRICÇÃO A PONTO (FRICTION SPOT WELDING)

  • Orientador : CLAUDIO TURANI VAZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • WELLINGTON LOPES
  • CARLOS ALBERTO CARVALHO CASTRO
  • WANDERLEY XAVIER PEREIRA
  • Data: 26/04/2024
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  • A incessante busca por eficiência energética não só fomentou avanços no campo dos processos industriais quanto também o desenvolvimento de novos materiais. No segmento automotivo, entre os aços desenvolvidos, destacam-se os AHSS (Advanced High Straight Steel) do qual fazem parte os aços que sofrem transformação de fase induzida por deformação plástica, denominados TRIP (Transformation Induced Plasticity) onde é possível obter elevada resistência mecânica aliada a ductilidade. O processamento desta classe de aço, em especial sua soldagem, apresenta inúmeros desafios que demandam maior estudo e compreensão. Neste contexto, uma das alternativas mais promissoras envolve o emprego do processo de soldagem a ponto por fricção onde há conversão de energia cinética em calor através do atrito entre uma ferramenta não consumível em movimento rotativo e os materiais a serem unidos. Neste processo a união se desenvolve no estado sólido, pois não é atingida a temperatura sólidus dos materiais. Assim, este trabalho teve por objetivo o estudo de soldas em chapas de aço TRIP 800 após transformação pelo processo FSSW (Friction Stir Spot Welding). Foi investigado como a velocidade de rotação e tempo de mistura influenciaram a microestrutura e comportamento mecânico das soldas. Os dados obtidos mostraram que as microestruturas presentes na solda foram modificadas pelos parâmetros usados e que a seleção de valores de rotação menor combinadas com tempos menores tende a ter melhor desempenho com a obtenção de maior limite de resistência e maior deformação quando esta foi submetida a esforços até sua ruptura.


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  •  

    The relentless pursuit of energy efficiency has not only fostered advances in the field of industrial processes, but also the development of new materials. In the automotive segment, among the developed steels, the AHSS (Advanced High Straight Steel) stand out, which include steels that undergo phase transformation induced by plastic deformation, called TRIP effectc (Transformation Induced Plasticity) where it is possible to obtain high mechanical strength and ductility. The processing of this grade of steel, especially its welding, presents numerous challenges that require further study and understanding. In this context, one of the most promising alternatives involves the use of the friction spot welding process where there is conversion of kinetic energy into heat through friction between a non-consumable tool in rotary motion and the materials to be joined. As the solidus temperature of the materials is not reached, this union process develops in the solid state. Thus, this work aimed study welds on TRIP 800 steel sheets after induced transformation produced by the FSSW (Friction Stir Spot Welding) process. It investigated how the rotation speed and mixing time influence their microstructure and mechanical behavior. The data found showed that the weld microstructures were modified by the choice of configurations used and that the selection of low rotation values combined with lowers mixture times tend to have better performance with the delivery of a greater tensile strength e and greater elongation when this was applied to exercises until its break.

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  • VINICIUS DE TOLÊDO
  • Influência da deformação a frio e do ciclo térmico de soldagem sobre a corrosão do aço inoxidável AISI 439 em meio salino

  • Orientador : MARCELLO ROSA DUMONT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • FERNANDO COTTING
  • Data: 30/04/2024
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  • Os aços inoxidáveis ferríticos possuem aplicações específicas devido à resistência à corrosão e resistência mecânica maiores que os aços carbono comuns. Nos processos típicos de fabricação nessa classe de materiais são empregadas técnicas de conformação mecânica, tais como, laminação e estampagem, e técnicas de união, principalmente como a soldagem. Neste estudo foi avaliada a relação entre a deformação a frio, aliada ao processo de união de materiais por soldagem, bem como os efeitos na resistência a corrosão do aço AISI 439, uma vez que foi observada uma escassez de publicações neste contexto e grande demanda industrial para produção deste material. Nos experimentos, foram utilizadas chapas comerciais de aço inoxidável AISI 439 com 3mm de espessura. Corpos de prova foram conformados por laminação a frio com redução de espessura de até 50%. Posteriormente foram submetidos a um ciclo térmico de soldagem simulando uma condição real de aplicação pelo processo TIG. Após estas etapas, as amostras foram caracterizadas por meio de ensaio de dureza Vickers e ensaios metalográficos. Para análise das propriedades corrosivas foram realizados os ensaios de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. É observado que deformação a frio altera a microestrutura do material, que apresenta grãos alongados no sentido da laminação e essa estrutura afeta a resistência a corrosão, sendo este efeito mais pronunciado em determinados níveis de deformação. Entretanto a soldagem tem maior influência no processo corrosivo, criando regiões com microestrutura heterogênea em termos de tamanho de grão e tornando o aço mais susceptível a corrosão.


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  • Ferritic stainless steels have specific applications due to their high resistance to corrosion and high mechanical strength. In the typical manufacturing processes of stainless-steel products, mechanical forming techniques are employes, such as, lamination and stamping, and joining techniques, mainly welding. In this study the relationship between cold deformation and between the joining processes of material by welding and the resistance to corrosion of AISI 439 will be evaluated since there was a lack of research in this context and great industrial demand for the production of this material. For the methodological procedure, a commercial AISI 439 stainless steel plates with 3 mm thickness will be used. Specimens will be additional shaped by cold rolling with a thickness reduction up to 50%. The specimens will be subjected to a thermal welding cycle simulating a real TIG application condition. After these steps, the samples will be characterized by Vickers hardness and metallographic test. For analysis of the corrosive properties, potentiodynamic polarization tests and electrochemical impedance spectroscopy will be used. It is observed that cold deformation changes the microstructure of the material, which presents elongated grains in the direction of lamination and this structure affects corrosion resistance, being this effect more pronounced at certain levels of deformation. However, welding has a greater influence on the corrosive process, creating regions with heterogeneous microstructure in terms of grain size and making the steel more susceptible to corrosion.

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  • RODRIGO RIBEIRO
  • PROCESSAMENTO ELETROQUÍMICO ANÓDICO DA LIGA Ti6Al4V E CARACTERIZAÇÕES DE FILMES FINOS DE TiO2 PARA IMPLANTES

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • SANDRO CARDOSO SANTOS
  • CLEIDE BARBOSA SOARES
  • Data: 03/05/2024
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  • A literatura vem recentemente descrevendo que a interação entre um implante e o tecido ósseo se deve a combinação de fatores ultrestruturais, tais como a morfológicos e à composição química superficial do dispositivo a ser  implantado. O longo histórico de sucesso do titânio e suas ligas na implatodontia reforça que em condições de controle da passivação a superfície possui um filme natural de espessura variando de 1,5 a 10nm, composto por dióxido de titânio (TiO2) capaz de provocar uma resposta biológica mais favorável. Neste trabalho será otimizada a superfície da liga Ti6Al4V por meio de processo eletroquímico de anodização. Esse processo visa alterar a morfologia da camada do dióxido de titânio (TiO2) a fim de aumentar seu comportamento triboquímico e a biocompatilidade. Será avaliada o efeito de parâmetros de processamento sobre características dos filmes,  como por exemplo, a espessura do filme (TiO2), o coeficiente de desgaste abrasivo, a microdureza e rugosidade. Dessa forma, pretende-se propiciar melhor biofixação do biomaterial ao tecido ósseo. Através do processo de anodização produziu-se o filme fino de TiO2, com características  nanotubulares (TNT) para serem analisados quanto aos aspectos morfológicos, físicos, tribologicos e biológicos. Nesse processo de anodização os TNTs serão produzidos a partir da anodização com eletrólito de C6H8O7 (0,1 mol/L) + NaF (0,5 %p/p), aplicação de DDP de 20 V CC, durante 90 minutos. A caracterização morfológica e química a ser realizada envolverá a Microscopia Eletrônica de Varredura com Espectroscopia de Energia Dispersiva (MEV / EDS), Difração de Raios X (DRX) e Fluorescência de Raios X (FRX). A caracterização do biomaterial poderá determinar a combinação de variáveis de processo que modificarão de forma positiva o filme formado e possibilitará maior confiabilidade aos produtos cobertos eletroquimicamente.


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  • Literature has recently described that the interaction between an implant and bone tissue is due to a combination of ultrastructural factors, such as morphology and the surface chemical composition of the device to be implanted. The long history of success of titanium and its alloys in implant dentistry reinforces that under conditions of control of passivation, the surface has a natural film of thickness varying from 1.5 to 10nm, composed of titanium dioxide (TiO2) capable of provoking a biological response more favorable. In this work, the surface of the Ti6Al4V alloy will be optimized through an electrochemical anodization process. This process aims to change the morphology of the titanium dioxide (TiO2) layer in order to increase its tribochemical behavior and biocompatibility. The effect of processing parameters on film characteristics will be evaluated, such as film thickness (TiO2), abrasive wear coefficient, microhardness and roughness. In this way, the aim is to provide better biofixation of the biomaterial to the bone tissue. Through the anodization process, a thin TiO2 film was produced, with nanotubular characteristics (TNT) to be analyzed regarding morphological, physical, tribological and biological aspects. In this anodization process, TNTs will be produced from anodization with an electrolyte of C6H8O7 (0.1 mol/L) + NaF (0.5% w/w), application of DDP at 20 V DC, for 90 minutes. The morphological and chemical characterization to be carried out will involve Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive Spectroscopy (SEM/EDS), X-ray Diffraction (XRD) and X-ray Fluorescence (XRF). The characterization of the biomaterial may determine the combination of process variables that will positively modify the film formed and enable greater reliability for electrochemically coated products.

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  • JANDIR CAETANO FERREIRA
  • Estudo da influência do processo de corte por guilhotina nas propriedades magnéticas e mecânicas das chapas de aços silício GNO N030-16

  • Orientador : DANIEL LEANDRO ROCCO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALMIR SILVA NETO
  • DANIEL LEANDRO ROCCO
  • JOAO TRAJANO DA SILVA NETO
  • VALMIR DIAS LUIZ
  • Data: 03/05/2024
  • Mostrar Resumo
  • Os aços elétricos de grão não orientado (GNO) são partes importantes do núcleo de motores dos veículos elétricos ou híbridos, sendo esses, integrantes de um mercado que cresce exponencialmente e movimenta milhões de dólares por ano. Para aplicações em motores, esse aço é submetido a um processo de corte que pode ser feito em guilhotina, que podem promover alterações estruturais provocados pelo corte mecânico. O ajuste inadequado da folga de corte entre as lâminas da guilhotina aumenta as perdas magnéticas do aço, reduz sua eficiência eletromagnética e aumenta os custos associados à sua aplicação. A fim de estudar a influência da folga de corte e da quantidade de cortes sobre as perdas magnéticas, tiras de 30 mm de largura de um aço GNO foram cortadas em duas e em quatro partes, gerando tiras com larguras de 15 mm e 7,5 mm, respectivamente. Uma guilhotina industrial foi utilizada para esta intervenção mecânica onde folgas de 0,01 mm e 0,03 mm foram aplicadas. As regiões de corte das lâminas foram analisas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e todas as amostras também tiveram suas propriedades magnéticas detalhadamente avaliadas. O MEV mostrou que o corte produz uma deformação plástica na região próxima à borda que se estende por até 120 microm para o interior do material, e esta extensão é maior quanto maior a folga. Os resultados das análises magnéticas indicaram que as perdas magnéticas totais foram maiores em todos cenários de indução e frequência quando se empregou a folga de 0,03 mm em comparação a de 0,01 mm. Quando comparada a evolução das perdas em relação ao número de cortes, a 1 T e 400 Hz, foi verificado que a lâmina segmentada em quatro partes de 7,5 mm apresentou 45% mais perdas que a lâmina não segmentada (30 mm), enquanto para a mesma polarização e a 60 Hz, houve 39% de diferença. Sendo assim, frequências mais altas, mais segmentações da lâmina e folgas de corte maiores produziram maiores perdas. Parâmetros como coercividade, remanência e permeabilidade relativa também foram consideravelmente afetados. Mediante análise das componentes das perdas, foi observado que a perda por histerese foi significativamente mais afetada que a parasita e em excesso. Portanto, o presente trabalho mostra o papel fundamental das deformações plásticas sobre as propriedades magnéticas do material, indicando que o corte provoca mudanças na estrutura cristalina do material e, com isso, compromete o acoplamento magnético entre os átomos magneticamente ativos daquela região, o que reduz o desempenho dos aços elétricos.


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  • Non-oriented grain electrical steels (NGO) are essential components of the core in electric or hybrid vehicle motors, which are part of a rapidly growing market worth millions of dollars annually. For motor applications, this steel undergoes a cutting process that can be carried out by guillotine shearing, potentially inducing structural alterations due to mechanical cutting. Improper adjustment of the cutting clearance between the guillotine blades increases the steel's magnetic losses, reduces its electromagnetic efficiency, and raises the costs associated with its application. In order to study the influence of the cutting clearance and the number of cuts on magnetic losses, strips of 30 mm width of a NGO were cut into two and four parts, resulting in strips with widths of 15 mm and 7.5 mm, respectively. An industrial guillotine was employed for this mechanical intervention, applying clearances of 0.01 mm and 0.03 mm. The cutting regions of the blades were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), and all samples also underwent detailed evaluation of their magnetic properties. SEM analysis revealed that cutting induces plastic deformation in the region near the edge, extending up to 120 microns into the material, with greater extension observed with larger clearances. The results of the magnetic analyses indicated that total magnetic losses were higher in all induction and frequency scenarios when a clearance of 0.03 mm was employed compared to 0.01 mm. When comparing the evolution of losses with the number of cuts, at 1 T and 400 Hz, it was observed that the blade segmented into four parts of 7.5 mm exhibited 45% more losses than the unsegmented blade (30 mm), while at the same polarization and 60 Hz, there was a 39% difference. Thus, higher frequencies, more blade segmentations, and larger cutting clearances resulted in higher losses. Parameters such as coercivity, remanence, and relative permeability were also considerably affected. Through analysis of the loss components, it was observed that hysteresis loss was significantly more affected than eddy current and excess losses. Therefore, this study demonstrates the fundamental role of plastic deformations on the magnetic properties of the material, indicating that cutting induces changes in the material's crystalline structure, thereby compromising the magnetic coupling between the magnetically active atoms in that region, which reduces the performance of electrical steels.

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  • LORENA ARCO VERDE
  • Estudo da influência da espessura da camada de shop primer sobre a estabilidade do arco elétrico e das características do metal de soldas produzidas pelo processo FCAW sobre chapas revestidas.

  • Orientador : CLAUDIO TURANI VAZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • CARLOS ALBERTO CARVALHO CASTRO
  • MARIA CELESTE MONTEIRO DE SOUZA COSTA
  • BRUNO CORDEIRO SILVA
  • Data: 23/05/2024
  • Mostrar Resumo
  • Na indústria metal mecânica, o principal objetivo é buscar a maior produtividade com o menor custo de fabricação. Portanto, há a necessidade de acompanhar o processo para garantir a eficiência. Consideráveis quantidades de material metálico são desperdiçadas devido a perdas e retrabalho causados pelo processo de corrosão. Em certos setores, como a indústria naval e offshore, os tempos de processamento e a localização agravam o fenômeno, tornando a proteção desse material indispensável. O shop primer (tinta de pré-construção) é um grande aliado durante o processo de fabricação que utiliza materiais metálicos, uma vez que impede o contato direto com o metal base, criando uma barreira protetiva de preferencial corrosão. A soldagem FCAW é amplamente empregada nessas situações por se apresentar como uma das alternativas mais produtivas. Contudo, soldas produzidas por esse processo podem ter seus atributos comprometidos quando realizados sobre a camada protetiva. Este trabalho teve como objetivo verificar a influência da presença de diferentes espessuras de shop primer aplicado em chapas de aço carbono ASTM A-36 sobre o processo de soldagem e características das soldas produzidas pelo arame classe E71T1-C1A2-CS2. Para atingir tal objetivo foram realizados o monitoramento da corrente e tensão durante a soldagem, análises macro e microestrutural e das escórias das soldas. Maiores espessuras da camada de shop primer resultaram em aumento na largura e a penetração das soldas. O resultado do monitoramento dos parâmetros elétricos durante a soldagem não apontou para alterações no arco elétrico nas diferentes condições avaliadas. Alterações na diluição resultantes do aumento na penetração não impactaram a microestrutura do metal de solda. Medidas do ângulo de contato do cordão e análise da escória em conjunto com a análise dos sinais elétricos indicaram, por eliminação, que a espessura camada de shop primer foi responsável pela alteração na fluidez do metal liquido na poça de fusão.


  • Mostrar Abstract
  • In the metal-mechanical industry, the main objective is to achieve maximum productivity with the lowest manufacturing cost. Therefore, there is a need to monitor the process to ensure efficiency. Considerable amounts of metallic material are wasted due to losses and rework caused by the corrosion process. In certain sectors, such as the shipbuilding and offshore industry, processing times and location exacerbate the phenomenon, making the protection of this material indispensable. Shop primer (pre-construction paint) is a great ally during the manufacturing process using metallic materials, as it prevents direct contact with the base metal, creating a protective barrier against corrosion. FCAW welding is widely employed in these situations as one of the most productive alternatives. However, welds produced by this process may have their attributes compromised when performed over the protective layer. This study aimed to investigate the influence of different thicknesses of shop primer applied to ASTM A-36 carbon steel plates on the welding process and characteristics of welds produced by E71T1-C1A2-CS2 class wire. To achieve this objective, monitoring of current and voltage during welding, macro and microstructural analyses, and analysis of weld slag were conducted. Greater thicknesses of the shop primer layer resulted in increased width and penetration of the welds. The results of monitoring electrical parameters during welding did not indicate changes in the electric arc under the different evaluated conditions. Changes in dilution resulting from increased penetration did not impact the weld metal's microstructure. Measurements of the bead contact angle and analysis of slag, together with analysis of electrical signals, indicated, through elimination, that the thickness of the shop primer layer was responsible for the alteration in the fluidity of the liquid metal in the weld pool.

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  • HENRIQUE OLIVEIRA SANTOS
  • ANÁLISE DA USINABILIDADE DO AÇO C45 NORMALIZADO E DO AÇO C45 COM ALÍVIO DE TENSÃO POR MEIO DE TORNEAMENTO INTERNO À SECO DE TUBO SEM COSTURA TREFILADO A FRIO

  • Orientador : MARCELLO ROSA DUMONT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DOS SANTOS
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • LUIS HENRIQUE ANDRADE MAIA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • Data: 28/05/2024
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  • O torneamento a seco na superfície do diâmetro interno de um material com geometria tubular representa um processo de usinagem complexo, caracterizado por uma significativa remoção de material bem como diferentes reações mecânicas durante a manufatura. Estudos voltados para otimizar esse processo têm sido objeto de pesquisa, abrangendo fatores como as propriedades mecânicas dos materiais, microestrutura, elementos da composição química, revestimentos aplicados nos insertos de usinagem, formação do cavaco, além da compreensão dos parâmetros de velocidade de corte e avanço, relacionados aos mencionados fatores, visando aprimorar a usinabilidade e a produtividade. Neste trabalho foram avaliados e descritos os parâmetros mais otimizados para o torneamento a seco no diâmetro interno, considerando as variáveis independentes velocidade de corte e avanço, juntamente com fatores fixos, como a profundidade de corte, geometria e revestimento dos insertos de usinagem. Foi utilizado o aço C45 proveniente de tubo sem costura trefilado a frio, com tratamento térmico de normalização, e tubo sem costura trefilado a frio, com tratamento térmico de alívio de tensão, tomando como referência o torneamento a seco no diâmetro interno. No decorrer dos ensaios acompanhou-se a evolução do desgaste de flanco até atingir o critério de falha por meio do desgaste de flanco máximo de 0,30 mm. Foi observado que, em ambos os estados de fornecimento, as variáveis dependentes (Ra, Rt e Rz) foram significativamente afetadas pelas variáveis explicativas (avanço e velocidade de corte) e sua interação, com um nível de significância de 5 %. Além disso, foi constatado que o avanço teve a maior influência no aumento da rugosidade em ambos os estados de fornecimento. Menos problemas na formação dos cavacos foram observados no estado de fornecimento normalizado do aço C45, com morfologia predominantemente fragmentada em comparação com o estado de fornecimento com alívio de tensão. Nos experimentos, os desgastes de flanco no estado normalizado mostraram-se consistentes e estáveis com o aumento do volume usinado, ao contrário do estado com alívio de tensão, que apresentou variações mais acentuadas. Além disso, o estado de fornecimento normalizado teve um melhor desempenho na redução de rugosidade ao considerar o índice de variação, o qual incorpora média, desvio padrão e número de repetições, garantindo uma avaliação mais precisa dos resultados.


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  • Dry turning on the inner diameter surface of a material with tubular geometry represents a complex machining process, characterized by significant material removal as well as different mechanical reactions during manufacturing. Studies aimed at optimizing this process have been the subject of research, covering factors such as material mechanical properties, microstructure, elements of chemical composition, coatings applied on machining inserts, chip formation, as well as understanding cutting speed and feed parameters related to these factors, aiming to improve machinability and productivity. In this work, the most optimized parameters for dry turning on the inner diameter were evaluated and described, considering the independent variables cutting speed and feed, along with fixed factors such as cutting depth, geometry, and coating of machining inserts. The C45 steel from cold-drawn seamless tube, with normalization heat treatment, and cold-drawn seamless tube with stress relief heat treatment were used as reference for dry turning on the inner diameter. Throughout the experiments, the evolution of flank wear was monitored until reaching the failure criterion through maximum flank wear of 0.30 mm. It was observed that, in both supply states, the dependent variables (Ra, Rt, and Rz) were significantly affected by the explanatory variables (feed and cutting speed) and their interaction, with a significance level of 5 %. Additionally, it was found that feed had the greatest influence on increasing roughness in both supply states. Fewer problems in chip formation were observed in the normalized supply state of C45 steel, with predominantly fragmented chip morphology compared to the supply state with stress relief. In the experiments, flank wear in the normalized state proved to be consistent and stable with increasing machining volume, unlike the stress relief state, which showed more pronounced variations. Furthermore, the normalized supply state performed better in reducing roughness when considering the variation index, which incorporates mean, standard deviation, and number of repetitions, ensuring a more precise evaluation of the results.

2023
Dissertações
1
  • AMANDA SILVEIRA ALCÂNTARA DIAS
  • INVESTIGAÇÃO ESTRUTURAL, MORFOLÓGICA E MAGNÉTICA DE NANOPARTÍCULAS DE FE3O4 PARA APLICAÇÕES BIOMÉDICAS

  • Orientador : DANIEL LEANDRO ROCCO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE BRUNA DA SILVA
  • DANIEL LEANDRO ROCCO
  • JORGE LUIS COLETI
  • MIRELA DE CASTRO SANTOS
  • Data: 02/02/2023
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  • As nanopartículas de magnetita (Fe3O4) têm recebido enorme atenção da comunidade científica devido a sua ampla gama de aplicações. Esse mineral possui estrutura espinélica inversa cúbica, geradora de propriedades especiais bem requisitadas para aplicações médicas, farmacêuticas e terapêutica. Além disso, pode ser sintetizado em laboratório utilizando por exemplo a rota química, onde as nanopartículas são formadas a partir dos elementos base, como o Fe, seguidos por um processo de nucleação e crescimento. Na etapa seguinte, pode ser feita a funcionalização da sua superficie, usando alguns polímeros, metais, moléculas orgânicas e inorgânicas e assim expandir sua aplicação. Essa modificação favorece a aplicação da nanopartícula no processo de liberação controlada de fármacos, no tratamento do câncer. Para que a síntese para fins biomédicos seja bem sucedida, é necessário que durante a síntese não sejam formados aglomerados de nanopartículas, para que ao ser utilizada em humanos não cause qualquer dano aos órgãos. Seu diâmetro deve ter dimensões reduzidas a ordem de nanômetros, com distribuição de tamanho estreita e estar monodispersa. Por essa razão, a investigação de técnicas de produção se faz extremamente importante para o controle e a eficiência na qual essas nanopartículas são sintetizadas afim de que se obtenha as propriedades desejadas. Visando fazer um estudo da estrutura, morfologia e das propriedades magnéticas, diferentes rotas químicas foram utilizadas através da comparação de suas respectivas caracterizações. Foi realizada a síntese de amostras via microemulsão por micela reversa com recobrimento de SiO2, e também por coprecipitação, sendo uma sem recobrimento e outra com recobrimento em ácido oléico. Foi realizadas análise microestrutural e caracterização física, difração de raios X com refinamento Rietveld, microscopia eletrônica de transmissão, e cálculo matemático através da equação de Scherrer para definir o tamanho das partículas. Pela análise microestrutural e cálculos apresentados neste trabalho obteve-se: i) a síntese de Np foi realizada com sucesso, as partículas são monofásicas e constituem poliedros perfeitos ii) o recobrimento com SiO2 foi realizado com sucesso, suas partículas estão monodispersas, iii) os tamanhos de diâmetro chamam atenção para a nanopartícula recoberta com SiO2, a saber: DSiO2 = 18,09 nm, Dpura = 8,02 nm, e DAO = 7,82 nm iv) a distância entre oxigênio e íons de Fetet : d1SiO2= 1.80Å, d1pura= 1.98Å e d1AO= 1.91Å, v) as distância entre oxigênio e íons de Feoct: d2SiO2= 2.10 Å, d2pura = 1.99Å e d2AO= 2.04Å, e vi) os ângulos correspondentes as ligações Fetet-O-Feoct: φSiO2:125.60°, φpura: 121.36° e φAO:123.08° o que indica então que estes constituem poliedros perfeitos com elevada simetria. As medidas de susceptibilidade AC obtidas pelo ajuste mostraram valores tempo de relaxação τ0=2,72.10-10 para Fe3O4@Pura e τ0=8,72.10-6 Fe3O4@SiO2, o que indicam um
    comportamento do tipo super spin glass. Os testes de SAR apontaram que as nanopartícula sintetizadas apresentaram elevação de temperatura condizentes quando submetidas a um campo magnético, um indicativo que as nanoestruturas testadas são viáveis para aplicações em hipertermia magnética.


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  • Magnetite nanoparticles (Fe3O4) have received enormous attention from the scientific community due to their wide range of applications. This mineral has an inverse cubic spinel structure, generating special properties that are in demand for medical, pharmaceutical, and therapeutic applications. In addition, it can be synthesized in the laboratory using for example the chemical route, where nanoparticles are formed from base elements, such as Fe, followed by a nucleation and growth process. In the next step, functionalization of its surface can be done using some polymers, metals, organic and inorganic molecules aiming to expand its application. This modification favors the application of the nanoparticle in the process of drug release, for cancer treatment. For the synthesis for biomedical purposes to be successful, it is necessary that no agglomerates of nanoparticles are formed during the synthesis, so that when used in humans it does not cause any organ damage. Its diameter should be small in the order of nanometers, with a narrow size distribution and monodisperse. For this reason, the investigation of production techniques is extremely important for the control and efficiency in which these nanoparticles are synthesized in order to obtain the desired properties. In order to study the structure, morphology, and magnetic properties, different chemical routes were used by comparing their respective characterizations. Samples were synthesized by reverse micelle microemulsion with SiO2 coating, and also by coprecipitation, one without coating and one with oleic acid coating. Microstructural analysis and physical characterization, X-ray diffraction with Rietveld refinement, transmission electron microscopy, and mathematical calculation using the Scherrer equation were performed to define the particle size. From the microstructural analysis and calculations presented in this work, it was obtained: i) the synthesis of Np was successfully performed and the particles are single-phase and constitute perfect polyhedra ii) the SiO2 coating was successfully performed, its particles are monodisperse, iii) the diameter sizes draw attention to the SiO2-coated nanoparticle DSiO2=18.09nm, Dpura=8.02nm, and DOA =7.82nm iv) the distance between oxygen and Fetet ions: d1SiO2=1.80Å, d1pura=1.98Å and d1OA=1.91Å, v) the distances between oxygen and Feoct ions: d2SiO2=2.10Å, d2pura=1.99Å and d2OA=2.04Å, and vi) the angles corresponding to the Fetet-O-Feoct bonds: φSiO2:125.60°, φpura:121.36° and φAO:123.08° which then indicates that these constitute perfect polyhedra with high symmetry. The AC susceptibility measurements obtained by fitting showed relaxation time values τ0=2.72.10-10 for Fe3O4@Pura and τ0=8.72.10-6 Fe3O4@SiO2, which indicate a super spin glass type behavior. SAR tests pointed out that the synthesized nanoparticles showed temperature rise befitting magnetic hyperthermia applications when subjected to a magnetic field, an indication that the tested nanostructures are viable for magnetic hyperthermia applications

2
  • LIVIA BARCELOS DE OLIVEIRA
  • SULFONAÇÃO DO POLIESTIRENO EXPANDIDO PARA PREPARAÇÃO DE RESINA DE TROCA IÔNICA E SUA APLICAÇÃO EM TRATAMENTO DE ÁGUA

  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 02/02/2023
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  • Neste trabalho pretende-se realizar reações com diferentes graus de sulfonação empregando resíduos de poliestireno expandido (EPS). As reações de sulfonação homogênea vão utilizar acetilsulfato como agente sulfonante e na sulfonação heterogênea, o ácido sulfúrico será o agente sulfonante. A caracterização dos produtos será feita utilizando espectroscopia na região do infravermelho, ensaios de solubilidade, difração de raios-x e termogravimetria. Utilizando a espectroscopia na região do infravermelho, espera-se ser possível determinar a eficiência da sulfonação em relação aos materiais de partida testados.


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  • In this work, we intend to carry out reactions with different degrees of sulfonation using expanded polystyrene (EPS) residues. Homogeneous sulfonation reactions will use acetylsulfate as a sulfonating agent and in heterogeneous sulfonation, sulfuric acid will be the sulfonating agent. The characterization of the products will be done using infrared spectroscopy, solubility tests, x-ray diffraction and thermogravimetry. Using infrared spectroscopy, it is expected to be possible to determine the efficiency of sulfonation in relation to the tested starting materials.

3
  • DANIEL DE MORAES LIMA
  •  

    Efeitos do Octaborato de Sódio no Aço ABNT 4140 Usinado por EDM por Penetração

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • CARLOS EDUARDO DOS SANTOS
  • ADERCI DE FREITAS FILHO
  • Sinval Pedroso da Silva
  • Data: 14/02/2023
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  • A busca por processos que proporcionem melhorias das qualidades superficiais de materiais metálicos é uma constante entre pesquisadores das ciências e engenharia de materiais, especialmente em relação à resistência ao desgates de componentes. Neste contexto, o presente trabalho pretende investigar a viabilidade da implantação iônica de átomos de Boro em superfícies metálicas por meio do processo de boretação a plasma eletrolítico por meio da usinagem por descargas elétricas por penetração. O material base utilizado foi o aço ABNT 4140 e o procedimento aplicado em uma máquida de EDM adaptada. Como eletrodo ferramenta foi utilizado o cobre eletrolítico e a fonte de boro, solução aquosa de octaborato de sódio diluído em água deionizada. Como resultados, pôde-se observar a formação da camada boretada por meio de microscopia óptica e ensaio de microdureza Vickers, com ganho de 146,8% no valor da dureza desta em relação ao material-base. A presença do boro foi detectada pelo ensaio de difração de raio x.


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  • The search for processes that provide improvements in the surface qualities of metallic materials is a constant among researchers in materials science and engineering, especially in relation to wear resistance of components. In this context, the present work intends to investigate the viability of the ionic implantation of boron atoms in metallic surfaces through the process of electrolytic plasma boriding by machining by electrical discharges by penetration. The material used was AISI 4140 steel and the procedure applied in an adapted EDM machine. Electrolytic copper were used as tool electrodes.  The boron source were aqueous solution of sodium octaborate diluted in deionized water,. As a result, it was possible to observe the formation of the borid layer by optical microscopy and the Vickers microhardness test, with gain of 146.8% in hardness value in relation to the base material. The presence of boron was detected by x-ray diffraction.

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  • FABIANO FERREIRA SILVA
  • ESTUDO DO COMPORTAMENTO EM FADIGA DE ALTO CICLO De SOLDA A PONTO EM AÇOS DE DP 780, TRIP 780 E DC04



  • Orientador : MARCELLO ROSA DUMONT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • HERMANO NASCIMENTO JUNIOR
  • JOSÉ RUBENS GONÇALVES CARNEIRO
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • Data: 27/02/2023
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  • A soldagem a ponto é um dos principais métodos para unir chapas metálicas em componentes automotivos. Uma vez que estes componentes são submetidos a condições de carregamentos complexos, vários estudos foram realizados para analisar o comportamento em fadiga destas uniões. Entretanto, a metodologia do ensaio de fadiga para elaboração das curvas S-N e os corpos de prova que melhor representam a aplicação da solda a ponto na carroceria não são definidos ou normatizados dificultando a correlação entre os resultados. Neste trabalho foi avaliado o comportamento dos aços DP 780, TRIP 780 e DC04 unidos por solda a ponto e submetidos à fadiga de alto ciclo com o carregamento uniaxial de tração/tração e realizado o levantamento das curvas de Wohler (S-N), com a abordagem de Owen R90C90. Foram comparados os tipos de fraturas, a influência da resistência mecânica e a espessura dos materiais. Foram realizados ensaios de ultrassom para a parametrização e análise da qualidade dos pontos de solda, análise micrográfica para validação dos parâmetros e análises das fraturas. Foi verificada a importância da análise e validação dos dados encontrados antes da utilização nos cálculos. Definida a metodologia com 05 níveis de força e números de ciclos distribuídos até a faixa de 1.000.000 ciclos e elaborado o corpo de prova com 03 pontos de solda, para minimizar a dispersão dos resultados. Observou-se nos resultados das curvas S-N para os aços, TRIP 780, DP 780 e DC04 uma maior dispersão na faixa de 1.000 ciclos, com a tendência de aproximação das curvas com o aumento do número de ciclos. Observado também a influência da espessura do material onde a distância entre as curvas S-N manteve-se constante, mesmo com o aumento do número de ciclos.


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  • Spot welding is one of the main methods for joining sheet metal in automotive parts. Since these components are subjected to complex loading conditions, several studies have been carried out to analyze the fatigue behavior of these joints. However, the fatigue test methodology to plot the S-N curves and the test specimens that represent the best application of spot welding on bodywork are not yet defined or standardized, making it difficult to correlate the results. In this study, the behavior of DP 780, TRIP 780 and DC04 steels joined by spot welding and subjected to high-cycle fatigue with uniaxial tension/tension loading was evaluated and the Wohler curves (S-N) were plotted with the approach by Owen R90C90. The types of fractures, the influence of mechanical resistance, and the thickness of the materials were compared. Ultrasound tests were conducted for the parameterization and analysis of the quality of the weld points, micrographic analysis for parameter validation, and fracture analysis characterization. The importance of analyzing and validating the data found before using them in the calculations was verified. Defined the methodology with 05 levels of force and number of cycles distributed up to near of 1,000,000 cycles. The test specimens were made with 03 welding points, to minimize the dispersion of the results. It was observed in the results from the S-N curves for the steels, TRIP 780, DP 780 and DC04 a greater dispersion in the range of 1,000 cycles, with the trend of approximation of the curves with the increase in the number of cycles. The influence of material thickness was also observed, where the distance among the  S-N curves remained constant, even with the increase in the number of cycles.

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  • JOÃO PAULO MOREIRA SANTOS BARBOSA
  • Avaliação do aço ABNT P20 usinado por EDM com solução aquosa de octaborato de sódio tetrahidratado e bórax como fonte de boro

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • LEONARDO NEVES
  • ADERCI DE FREITAS FILHO
  • Sinval Pedroso da Silva
  • Data: 28/02/2023
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  • O aço ABNT P20 tem ampla utilização principalmente na indústria de
    usinagem e ferramentaria para fabricação de moldes de injeção e sopro de plásticos
    por apresentarem satisfatório desempenho no trabalho a quente.
    Muitos moldes antes da utilização final necessitam de tratamentos térmicos de endurecimento como o de
    tempera, cementação, nitretação e a boretação. Nesse trabalho é
    apresentado um estudo de possibilidade da Boretação por plasma eletrolítico com endurecimento superficial
    no aço ABNT P20 em conjunto a Usinagem por Descargas Elétricas. Amostras dos aços foram submetidas a EDM utilizando eletrodos de cobre eletrolítico. Em substituição do dielétrico convencional foram utilizadas duas soluções, aplicadas separamente, um contendo de Octaborato de Sódio Tetrahidratado diluído em água deionizada como fonte de boro, e outra contendo boráx diluido em água deionizada. Como resultado parcial uma camada endurecida de aproximadamente 35μm de espessura foi observada no aço ABNT P20 utilizando o Microscópico Óptico (MO) e Microscópico Eletrônico de Varredura (MEV). Para verificar uma possível presença de
    boro na camada formada de cada material as amostras foram submetidas a técnica
    de caracterização por Difração de Raio X (DRX) onde foi observado em ambos
    materiais espectros com picos em ângulos específicos de difração que predizem a
    existência do elemento Boro (B) na camada quando esses espectros são comparados
    a de mesmos materiais AISI P20 submetido a boretações tradicionais já fundamentadas na literatura. No ensaio de dureza foi obtido um ganho de 159% comparado ao material base sem tratamento.


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  • AISI H13 and AISI P20 steels are widely used mainly in the machining and tooling
    industry for the manufacture of plastic injection and blow molds and aluminum injection
    because they present satisfactory performance in hot work. The high hardness and
    complex geometry of some of these mold components make it impossible or
    impossible to manufacture them by machining processes with a cutting tool with a
    defined geometry, such as turning, milling and drilling processes. But even with the
    aforementioned peculiarities, if these components are electrical conductors, they can
    still be machined by Electrical Discharge Machining (EDM). Many of these components
    before final use require hardening heat treatments such as quenching, carburizing,
    nitriding and boriding. Therefore, this work presents a study of the possibility of Boring
    with surface hardening in AISI H13 and AISI P20 steels together with Electrical
    Discharge Machining (EDM). Steel samples were subjected to (EDM) using electrolytic
    copper electrodes. In place of the conventional dielectric, a solution of Sodium
    Octaborate Tetrahydrate diluted in deionized water was used as a source of boron to
    verify the possible formation of a boride layer. As a partial result a hardened layer of
    approximately 30μm thickness was observed on AISI H13 steel and 35μm on AISI P20
    steel using Optical Microscopic (OM) and Scanning Electron Microscopic (SEM). To
    verify a possible presence of boron in the layer formed of each material, the samples
    were subjected to the characterization technique by X-Ray Diffraction (XRD) where
    spectra with peaks at specific diffraction angles that predict the existence of the
    element Boron were observed in both materials. (B) in the layer when these spectra
    are compared to the same materials AISI H13 and AISI P20 submitted to traditional
    boridations already based in the literature. In the hardness test, 649HV was obtained
    in the boride layer for the H13 steel, which represents a gain of 146% compared to the
    untreated base material and 694HV for the AISI P20 steel, representing a gain of
    159%.

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  • FLAVIA MULLER GRIGOLETO
  • RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO EM MATERIAIS ÁLCALI-ATIVADOS

  • Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • GUILHERME JORGE BRIGOLINI SILVA
  • PAULO ROBERTO RIBEIRO SOARES JÚNIOR
  • Data: 10/03/2023
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  • A cerâmica vermelha e os materiais cimentícios são os principais constituintes do grande volume de resíduos provenientes da indústria da construção civil e, quando reaproveitados, são em sua maioria como agregados reciclados. Entretanto, o resíduo fino e ultrafino não possui aplicação como o resíduo de construção e demolição particulado grosso. O pó do resíduo da cerâmica vermelha, por ser constituído de silício e alumínio, apresenta potencial para ser utilizado no desenvolvimento de materiais álcali-ativados. O pó cimentício cinza, apesar de ser gerado em quantidades menores, pode ser fonte de cálcio. Assim, esta pesquisa teve por objetivo analisar as pastas elaboradas pela ativação de pó reciclado de tijolos (PRT) e das pastas elaboradas com PRT combinado com o de pó reciclado cimentício (PRC), com metacaulim (MK) e com escória-granulada de alto-forno (EGAF). Os precursores foram ativados com soluções alcalinas de hidróxido de sódio com concentrações de 8 e 12 mol/L. Inicialmente foi realizada a preparação dos precursores através de secagem e moagem para otimização da granulometria. Os precursores foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), picnometria, análise química por espectrometria de fluorescência de raios X em energia dispersiva (FRX), difração de raios X (DRX), além da otimização da relação ativador/precursor, fixada em 0,55. Após moldagem e cura em temperatura ambiente, os ensaios de resistência à compressão, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), DRX, análise termogravimétrica (TG/DTA) e MEV validarão a ocorrência de ativação alcalina nas formulações propostas para idades de cura à temperatura ambiente de 28 e 91 dias. Ensaios de resistência à carbonatação e ao ataque de ácidos validarão a durabilidade das formulações propostas.


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  • Red ceramics and cementitious materials are the main constituents of the large volume of waste from the construction industry and when reused, they are mostly used as recycled aggregates. However, fine and ultrafine waste has no application like coarse particulate construction and demolition waste. The red ceramic waste powder, as it consists of silicon and aluminum, has the potential to be used in the development of alkali-activated materials. Cimentitious powder, despite being generated in smaller amounts, can be a source of calcium. Thus, this research aimed to analyze the pastes made by activating recycled brick powder (RBP) and pastes made with RBP combined with recycled cementitious powder (RCP), with metakaolin (MK) and with blast furnace slag (BFS). The precursors were activated with alkaline solutions of sodium hydroxide with 8 and 12 mol/L concentrations. Initially, the preparation of the precursors was carried out through drying and grinding to optimize the granulometry. The precursors were characterized by scanning electron microscopy (SEM), pycnometry, chemical analysis by energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry (XRF), X-ray diffraction (XRD), in addition to the optimization of the activator/precursor ratio, fixed at 0.55. After molding and curing at ambient temperature, compressive strength tests, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), XRD, thermogravimetric analysis (TG/DTA) and SEM will validate the occurrence of alkaline activation in the proposed formulations for curing ages at ambient temperature for 28 and 91 days. Tests of resistance to carbonation and acid attack will validate the durability of the proposed formulations.

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  • HERLON CHARLLES MOURA QUINTÃO
  • Avaliação do bio-polímero quitosana como um inibidor de corrosão verde para aço inox 304 em meio de ácido clorídrico

  • Orientador : TIAGO ALMEIDA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALMIR SILVA NETO
  • FERNANDO CAMPANHÃ VICENTINI
  • FERNANDO CASTRO DE OLIVEIRA
  • TIAGO ALMEIDA SILVA
  • Data: 27/04/2023
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  • A quitosana é um bio-polímero obtido pela reação de desacetilação a partir da quitina, um polímero natural encontrado no exoesqueleto de crustáceos. Ela possui uma estrutura útil para promover a sua interação com a superfície metálica de aços. A presente pesquisa avaliou a potencialidade da quitosana como um inibidor de corrosão ambientalmente amigável para aço inoxidável 304 em meio de ácido clorídrico (HCl). Foram realizados ensaios eletroquímicos conduzidos em meio de HCl, tanto na ausência quanto na presença de quitosana em diferentes níveis de concentração, visando obter  parâmetros eletroquímicos relativos à corrosão do aço inox 304, tais como, potenciais de corrosão, densidades de corrente de corrosão, taxas de inibição, coeficientes de Tafel, resistência à polarização e resistências de transferência de carga. Os ensaios realizados consistiram em medidas de potencial de circuito aberto (OCP, do inglês “Open-Circuit Potential”), curva de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Corpos de prova devidamente cortados e preparados foram empregados nos ensaios. Realizou-se ainda a caracterização morfológica e química da superfície dos corpos de prova antes e após o contato com os diferentes meios corrosivos empregando-se, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDX) e espectroscopia Raman. Com base nos resultados eletroquímicos e de caracterização, concluiu-se que a quitosana foi efetiva na inibição da corrosão em meio ácido do aço 304.


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  • Chitosan is a bio-polymer obtained by the deacetylation reaction from chitin, a natural polymer found in the exoskeleton of crustaceans, and widely bio-available due to the high volume of crustacean shells annually discarded by the fishing industry. Additionally, chitosan has a structure rich in oxygenated and nitrogenous functional groups that are potentially useful to promote its interaction with the metallic surface of steels, and it is also a polymer soluble in acidic media. Given the chemical characteristics of chitosan and its relatively low cost and high availability, the present research project evaluated the potential of chitosan as an environmentally friendly corrosion inhibitor for 304 stainless steels in hydrochloric acid (HCl) medium. Different electrochemical tests was carried out in HCl medium in the absence and presence of chitosan at various concentration levels to obtain the electrochemical parameters related to the corrosion of 304 stainless steel, such as corrosion potentials, corrosion current densities, inhibition rates, Tafel slopes, polarization resistances and charge transfer resistances. To this end, the tests carried out consist of open-circuit potential (OCP) measurements, potentiodynamic polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy, using properly cut and prepared specimens. In addition, the morphological and chemical characterization of the surface of the specimens carried out before and after contact with the different corrosive media using scanning electron microscopy, energy dispersion X-ray spectroscopy (EDX) and Raman spectroscopy. Based on the electrochemical and characterization results, it was concluded that chitosan was effective in inhibiting acid corrosion of 304 steel.

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  • LUCAS CARLOS SOARES DE MATOS
  • Análise das propriedades magnéticas de aços elétricos de grão não-orientado de diferentes tamanhos de grão

  • Orientador : MIRELA DE CASTRO SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MIRELA DE CASTRO SANTOS
  • LEONEL MUNIZ MEIRELES
  • DANIEL LEANDRO ROCCO
  • ADRIANO ALEX DE ALMEIDA
  • Data: 08/05/2023
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  • Aços elétricos são cada vez mais empregados na sociedade, demonstrando serem indispensáveis em vários setores, especialmente no mercado crescente dos veículos elétricos. Os aços elétricos são materiais ferromagnéticos geralmente compostos por ferro e silício ou ferro e alumínio, e devem apresentar resistividade elétrica suficiente para que se alcance as menores perdas magnéticas durante o uso. As perdas magnéticas são um importante parâmetro de controle de qualidade dos aços elétricos, visto que elas podem limitar a eficiência dos mesmos, e se não controladas, podem aumentar a demanda energética em motores e transformadores, promovendo o desperdício energético. A perda magnética total é composta por três perdas: histerese (Ph), parasita (Pp) e em excesso (Pe). A fim de analisar as propriedades magnéticas, dois aços de grão não-orientado, M350-50A e M530-54A, de diferentes tamanhos de grão, foram estudados. A análise por microscopia óptica apontou para tamanhos de grão médio de 81 e 59 mícrons, respectivamente. Através do histeresímetro Brockhaus, curvas de histerese dos materiais foram obtidas. Após análise, a perda total mensurada apresentou uma diferença de 14% a 1,5 T e 15% a 1 T entre os dois aços, sendo o aço de menor tamanho de grão, M530-54A, o que apresentou as maiores perdas. Ajustes matemáticos utilizando a metodologia de separação de perdas de Bertotti foram realizados para as frequências de 3 a 100 Hz. Foi percebido que o comportamento de Ph, Pp e Pe foi semelhante nos dois aços, sendo que Ph foi a mais predominante das perdas até 0,9 T, e acima dessa indução, Pp se tornou a maior das três perdas até 1,5 T. Análises das perdas foram feitas em função das frequências e induções e diversos gráficos foram plotados. Ainda dentro das propriedades magnéticas, a remanência dos dois aços foi idêntica, considerando o erro experimental de 2%, enquanto a coercividade foi diferente em todos intervalos de frequências de 3 a 2000 Hz, tanto a 1 T quanto a 1,5 T. Isso mostra que a anisotropia desempenha um papel fundamental em ambos os aços. Por fim, o pico de permeabilidade relativa do aço M350-50A, de maior tamanho de grão e menores perdas, foi maior que o aço concorrente para todas frequências. Com os resultados alcançados foi possível estabelecer discussões importantes sobre a microestrutura dos aços elétricos estudados e suas propriedades magnéticas.


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  • Electrical steels are increasingly used in society, proving to be indispensable in several sectors, especially in the growing market of electric vehicles. Electrical steels are ferromagnetic materials generally composed of iron and silicon or iron and aluminum, and must have sufficient electrical resistivity to achieve the lowest magnetic losses during use. Magnetic losses are an important parameter for quality control of electrical steels, since they can limit their efficiency, and if not controlled, they can increase energy demand in motors and transformers, promoting energy waste. The total magnetic loss is composed of three losses: hysteresis (Ph), parasite (Pp) and excess (Pe). In order to analyze the magnetic properties, two non-oriented grain steels, M350-50A and M530-54A, of different grain sizes, were studied. Optical microscopy analysis pointed to average grain sizes of 81 and 59 microns, respectively. Through the Brockhaus hysteresimeter, hysteresis curves of the materials were obtained. After analysis, the total loss measured showed a difference of 14% at 1.5 T and 15% at 1 T between the two steels, with the smaller grain size steel, M530-54A, showing the highest losses. Mathematical adjustments using the Bertotti loss separation methodology were performed for frequencies from 3 to 100 Hz. It was noticed that the behavior of Ph, Pp and Pe was similar in both steels, with Ph being the most predominant loss up to 0.9 T, and above this induction, Pp became the highest of the three losses up to 1.5 T Losses analyzes were performed as a function of frequencies and inductions and several graphs were plotted. Still within the magnetic properties, the remanence of the two steels was identical, considering the experimental error of 2%, while the coercivity was different in all frequency ranges from 3 to 2000 Hz, both at 1 T and 1.5 T. It shows that anisotropy plays a key role in both steels. Finally, the relative permeability peak of the M350-50A steel, with larger grain size and lower losses, was higher than the competing steel for all frequencies. With the results achieved, it was possible to establish important discussions about the microstructure of the electrical steels studied and their magnetic properties.

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  • CLAUDINEI ALFREDO DO NASCIMENTO
  • Avaliação da Aplicação da solução Aquosa Contendo Octaborato de Sódio na Usinagem por Descargas Elétricas do aço ABNT 8620

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE BARROS DE MELLO OLIVEIRA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • Sinval Pedroso da Silva
  • Data: 15/05/2023
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  • A boretação é um tratamento termoquímico usados em aços para melhorar suas propriedades superficiais, promovendo melhor desempenho em diversas aplicações tribológicas na engenharia mecânica. Este trabalho de pesquisa investigou a viabilidade da utilização do octaborato de sódio (Na2B8O13.4H2O) como fonte do elemento boro no processo de Usinagem por Descargas Elétricas (EDM), por penetração, em superfície do aço ABNT 8620, utilizando uma máquina de eletroerosão adaptada. O eletrodo ferramenta utilizado foi o cobre eletrolítico. O octaborato de sódio foi diluído em água deionizada para formar a solução aquosa, que atuou como fluido dielétrico. A camada boretada foi avaliada por meio de microscopia ótica e ensaio de microdureza Vickers. A difusão do boro foi avaliada por difração de raio-x na superfície usinada e por espectroscopia de raios x por dispersão em energia (EDS) em equipamento de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Após a aplicação do processo de boretação por eletroerosão foi verificado o ganho de 134 %, aproximadamente, no valor de dureza na camada boretada em relação ao material base. As fases FeB e Fe2B foram detectadas nos difratogramas de raio-x, bem como, a difusão do elemento boro observada por meio de EDS na seção transversal da peça próximo da subsuperfície.


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  • Boriding is a thermochemical treatment used in steels to improve their surface properties, promoting better performance in various tribological applications in mechanical engineering. This research work investigated the feasibility of using sodium octaborate (Na2B8O13.4H2O) as a source of the element boron in the process EDM, by penetration, in AISI 8620 steel surface, using an adapted EDM machine. The tool electrode used was electrolytic copper. Sodium octaborate was diluted with deionized water to form the aqueous solution, which acted as a dielectric fluid. The boride layers was evaluated by optical microscopy and Vickers microhardness test. Boron diffusion was evaluated by x-ray diffraction on the machined surface and by energy dispersion x-ray spectroscopy (EDS) in Scanning Electron Microscopy (SEM) equipment. After the application of the EDM process, a gain of 134% was verified, approximately, in the hardness value of the boride layers in relation to the base material. The FeB and Fe2B phases were detected in the X-ray diffractograms, as well as the diffusion of the boron element observed by means of EDS in the cross section of the piece close to the surface.

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  • MATHEUS DE ALENCAR LECHTMAN
  •  DESENVOLVIMENTO DO COMPOSTO DE PVDF/PA6/OMWCNT/EMIBF4 PARA POTENCIAL APLICAÇÃO COMO MÚSCULO ARTIFICIAL

     

  • Orientador : JOAO PAULO FERREIRA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO PAULO FERREIRA SANTOS
  • TIAGO ALMEIDA SILVA
  • MIRELA DE CASTRO SANTOS
  • ALINE BRUNA DA SILVA
  • Data: 18/05/2023
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  • Enbargo


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  • Embargo

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  • LEONARDO SCHIAVO DE REZENDE
  • Influência da adição de fluoreto com carga em shop primer a base de etil silicato de zinco sobre soldas produzidas pelo processo FCAW 

  • Orientador : CLAUDIO TURANI VAZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • CARLOS ALBERTO CARVALHO CASTRO
  • IVANILZA FELIZARDO
  • BRUNO CORDEIRO SILVA
  • Data: 28/06/2023
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  • Tintas de pré construção, também conhecidas como shop primers, são empregadas em inúmeros segmentos industriais com o objetivo de evitar a oxidação durante as etapas de processamento. Como as operações de soldagem são realizadas em chapas revestidas há uma preocupação quanto ao impacto negativo da tinta sobre as soldas. Neste sentido, apesar dos inúmeros esforços no intuito de minimizar consequências indesejáveis, ainda há um vasto campo investigativo envolvendo os consumívies de soldagem e, principalmente, a formulação da tinta. Este trabalho verificou a influência do emprego de fluoreto de lítio como carga em shop primer sobre os sinais elétricos e as soldas depositadas. Foram comparados os resultados das soldas produzidas sobre chapas não revestidas e com revestimento de shop primer sem carga, com 10%m/m e 20%m/m de fluoreto. Os resultados obtidos indicaram que o emprego do revestimento promove alteração nos sinais elétricos e na morfologia do cordão de solda. A adição do fluoreto também resultou em alteração destas variáveis.


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  • Pre-construction paints, also known as shop primers, are used in several industrial segments in order to prevent oxidation during the processing steps. As welding operations are carried out over coated plates, there is concern about the negative impact of the paint on the welds. In this sense, despite the countless efforts in order to minimize undesirable consequences, there is still a vast investigative field involving welding consumables and, mainly, the formulation of paint. This work aims to verify the influence of shop primer lithium fluoride addition in the welding process (electrical parameters and weld characteristics). In order to verify the influence of fluoride, the results were compared between samples without coating and coated without, with 10% w / w and with a load of 20% w / m of fluoride. The results showed a relation between shop primer and fluoride addition on the electrical signals and weld bead morphology.

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  • RAYANNE DE JESUS ANDRADE FIDELIS
  • INCORPORAÇÃO DE REJEITO MAGNÉTICO EM COMPÓSITOS CIMENTÍCIOS

  • Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDER MARTIN SILVEIRA GIMENEZ
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • DOMINGOS SAVIO DE RESENDE
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • SÂMARA FRANÇA
  • Data: 29/06/2023
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  • As últimas décadas foram marcadas por estudos e pesquisas que tiveram como principais objetivos o aproveitamento de resíduos industriais pela construção civil, destacando entre esses materiais os resíduos gerados pelas atividades de mineração. São perceptíveis avanços na descoberta de tecnologias capazes de contribuir com a sustentabilidade dos materiais, processos e práticas de construção, visando o aumento do ciclo de vida dos materiais e a redução na quantidade de resíduos depositados em pilhas, contribuindo com a diminuição da necessidade de extração de agregados. Estudos recentes mostram resultados satisfatórios na utilização de rejeitos provenientes do beneficiamento de minérios na incorporação em compósitos à base de cimento Portland. Seguindo esta linha de pesquisa, este trabalho propõe avaliar a influência do uso de rejeito magnético nas propriedades físicas e químicas dos compósitos cimentícios produzidos. O material utilizado trata-se de um rejeito magnético rico em magnetita (Fe3O4), proveniente da cidade de Araxá-MG, onde situa-se uma mineração de nióbio responsável por produzir uma quantidade significativa desse material. A pesquisa contará com uma avaliação do uso de rejeito magnético do processo de mineração do nióbio como agregado na produção de compósitos cimentícios e como material ultrafino para adição em cimento Portland. Serão realizados ensaios de caracterização desse material, seguido do desenvolvimento de compósitos cimentícios. Espera-se atingir bons resultados, de forma a contribuir com o estado da arte, utilizando uma metodologia capaz de avaliar e averiguar a real aplicação deste material. Com isso, enfatiza-se a necessidade de investigar cada vez mais o emprego da magnetita em compósitos cimentícios, visto que pode acarretar diversas vantagens, principalmente o ganho em propriedades físicas e mecânicas, além de reduzir os impactos ambientais causados pela deposição desses materiais no meio ambiente.


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  • The last few decades were marked by studies and research whose main objectives were the use of industrial waste by civil construction, highlighting among these materials the waste generated by mining activities. Advances in the discovery of technologies capable of contributing to the sustainability of materials, processes, and construction practices are noticeable, aiming to increase the materials life cycle and reduce the amount of waste deposited in piles, contributing to a reduction in the need for extraction of aggregates. Recent studies show satisfactory results in the use of tailings from mineral processing in the incorporation into Portland cement-based composites. Following this line of research, this work proposes to evaluate the influence of the use of magnetic waste on the physical and chemical properties of cementitious composites produced. The material used is a magnetic tailing rich in magnetite (Fe3O4) from the city of Araxá/MG, where a niobium mine responsible for producing a significant amount of this material is located. The research will include an evaluation of the use of magnetic tailings from the niobium mining process as an aggregate in the production of cementitious composites and as an ultra-fine material for addition to Portland cement. Characterization tests of this material will be carried out, followed by the development of cementitious composites. It is expected to achieve good results in order to contribute to state of the art, using a methodology capable of evaluating and verifying the real application of this material. Thus, the need to increasingly investigate the use of magnetite in cementitious composites is emphasized, as it can bring several advantages, especially the gain in physical and mechanical properties and reduce the environmental impacts caused by the deposition of these materials in the environment.

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  • Jancler Adriano Pereira Nicácio
  • AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS, EMPREGADOS NA INDÚSTRIA PETROQUÍMICA, EM MEIO CONTENDO CLORETO DE SÓDIO E CLORETO DE AMÔNIO

  • Orientador : MARCELLO ROSA DUMONT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO HENRIQUE MARTINS NUNES
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • FERNANDO CASTRO DE OLIVEIRA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • Data: 11/07/2023
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  • A indústria petroquímica, em especial as refinarias de petróleo, contém uma grande variedade de ambientes agressivos, alguns destes são exclusivos para esse setor. Por exemplo, a corrosão pelo cloreto de amônio, um sal formado no processamento de hidrotratamento de gasolina e de diesel, interferindo na operação da planta industrial, prejudicando as características mecânicas e/ou metalúrgicas dos materiais, com repercussão operacional, financeira e até mesmo com danos à vida. Nesta pesquisa foram utilizados ensaios de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica para a determinação da resistência à corrosão de três diferentes aços inoxidáveis austeníticos, AISI 304, AISI 316L e AISI 317L, expostos à solução salina de cloreto de sódio (NaCl) e de cloreto de amônio (NH4Cl), ambos a 3,5% (m/v) de concentração. Os resultados indicaram que as amostras de aço inoxidável austenítico 317L apresentam regiões de passivação maiores, com maior potencial de corrosão por pite e menores valores de densidade de corrente de passivação, além de menores valores de taxas de corrosão.  Também apresentaram maiores valores de impedância real e complexa para todos os espectros de frequência analisados, além da presença de semicírculos únicos de característica indutiva. Desta forma, a comparação da resistência à corrosão mostrou-se ser o aço inoxidável austenítico 317L o que conferiu maior resistência à corrosão entre os aços adotados nesta pesquisa. Em sequência, na capacidade de resistência à corrosão, têm-se os aços inoxidáveis 316L e 304, imersos em meios eletroquímicos analisados. Notou-se maior preponderância de formação de corrosão por pites, na exposição ao meio contendo cloreto de amônio, para os aços inoxidáveis 316L e 304. Portanto, não se recomenda a aplicação destes aços em ambientes contendo este sal, principalmente, nas seções de reação de unidades de hidrotratamento de derivados de petróleo.


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  • The petrochemical industry, especially oil refineries, contains a wide variety of aggressive environments, some of which are unique to this sector. For example, corrosion by ammonium chloride, a salt formed in the processing of gasoline and diesel hydrotreatment, interfering with the operation of the industrial plant, damaging the mechanical and/or metallurgical characteristics of the materials, with operational, financial, and even life-threatening repercussions. In this research, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy were used to determine the corrosion resistance of three different austenitic stainless steels, AISI 304, AISI 316L and AISI 317L, exposed to a saline solution of sodium chloride (NaCl) and ammonium chloride (NH4Cl), both at 3.5% (w/v) concentration. The results indicated that the 317L austenitic stainless-steel samples presented larger passivation regions, with higher pitting corrosion potential and lower passivation current density values, and lower corrosion rate values.  They also presented higher values of real and complex impedance for all the frequency spectra analyzed, in addition to the presence of unique semicircles of inductive characteristic. Thus, the comparison of corrosion resistance showed to be the austenitic stainless steel 317L which conferred greater corrosion resistance among the steels adopted in this research. In sequence, in the capacity of resistance to corrosion, we have the stainless steels 316L and 304, immersed in the analyzed electrochemical means. The formation of pitting corrosion was more prevalent in the ammonium chloride medium for the 316L and 304 stainless steels. Therefore, the application of these steels in environments containing this salt is not recommended, mainly, in the reaction sections of petroleum products hydrotreatment units.

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  • DENILSON HEBERT DA SILVA SANTOS
  • Estudo exploratório da incorporação de elementos de liga mediante processamento por atrito linear com mistura em chapas de alumínio 1060.

  • Orientador : CLAUDIO TURANI VAZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • CARLOS ALBERTO CARVALHO CASTRO
  • BRUNO SILVA COTA
  • Data: 14/07/2023
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  • O alumínio comercialmente puro é bastante dúctil, apresenta boa resistência à corrosão, boa condutividade térmica e elétrica. Porém, apresenta baixa resistência a esforços mecânicos fundamentais em aplicações estruturais. Este trabalho tem como objetivo estudar de modo exploratório a adição de elementos químicos de modo a criar uma matriz ligada localizada em chapas de alumínio empregando friction stir processing. Cobre e o zinco foram incorporados na forma de uma mistura de pós-metálicos de alta pureza em verniz. Após a deposição destes em um entalhe (1,5mm de largura e 1mm de profundidade) feito na placa de alumínio, foi realizado o processamento empregando ferramenta rosqueada. Diferentes níveis de velocidade de rotação e avanço foram utilizados, mantendo inalterado o ângulo de inclinação da ferramenta. As chapas processadas foram submetidas a avaliação metalográfica de modo a inferir sobre os aspectos morfológicos e a dispersão dos elementos de liga na matriz de alumínio. Ensaios de tração e perfil de dureza serão realizados para investigar mudanças no comportamento mecânico decorrentes da adição do cobre e do zinco. Independentemente dos parâmetros utilizados foi observada redução na resistência mecânica em comparação a chapa original. Avaliando a microestrutura observou-se que tal fenômeno está associado a forma como ocorreu a distribuição dos elementos de liga na matriz. Por outro lado, a variação dos parâmetros, em especial a velocidade de avanço, promoveu alterações significativas na morfologia da região processada. De modo geral, o aumento na energia aportada e consequentemente, a temperatura máxima atingida, resultou em uma mistura mais eficiente dos elementos químicos.


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  • Industrial grade pure aluminum is ductile, presents high corrosion resistance, thermal and electrical conductivity. However, the mechanical resistance is not adequate to structural applications.  The purpose of its work was developed an exploratory investigation of alloy addition to create a aluminum plate improved matrix by friction stir processing. Cooper and zinc were added as a mix of powders and varnish. After the deposition in a aluminum plate notch (1,5mm width and 1mm depth) the material was processed using a threaded pin. Rotation and travel speed were used keeping the pin angle. Processed plates were submitted to macro and microstructural evaluation to evaluate the morphological aspects and alloy elements dispersion at the matrix. Tension test and hardness profile were made to evaluate the mechanical changes by the cooper and zinc addition. Apart of the used parameters the mechanical resistance decreased in comparison to original plate. The microstructure showed this phenomenon is related to alloy elements distribution on the matrix. On the other hand, the parameters change, especially the travel speed, promoted significant changes on processed area morphology. Usually, the heat input increasing and consequently, the maximum temperature reached, resulted in a most efficiently chemical elements mixture.

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  • MARTA BARBOSA ALVIM
  • ESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E MAGNÉTICAS DE AÇOS ELÉTRICOS DE GRÃO NÃO-ORIENTADO À BASE DE FE-SI e FE-AL

  • Orientador : DANIEL LEANDRO ROCCO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL LEANDRO ROCCO
  • FERNANDO DE SOUZA COSTA
  • LEONEL MUNIZ MEIRELES
  • Data: 31/07/2023
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  •  

    Aços elétricos são um tipo especial de aço, com grande importância na indústria siderúrgica. Esses aços são muito aplicados em motores e transformadores, sendo largamente consumidos devido ao magnetismo ser uma forma eficiente de transformação de eletricidade em movimento mecânico. Destacam-se duas famílias de aços elétricos, os GOs (grão orientado) e os GNOs (grão não-orientado). Neste estudo, dois aços elétricos semiprocessados de grão não-orientado, um com composição química à base de Fe-Si e outro à base de Fe-Al, foram investigados quanto às perdas magnéticas e propriedades mecânicas, nas condições como recebidos e após tratamento térmico. Os aspectos microestruturais foram obtidos via microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura com auxílio da técnica EBSD. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração e dureza. Já as propriedades magnéticas, como magnetização de saturação, permeabilidade e as componentes das perdas (parasita, histerética e em excesso) foram obtidas em um amplo intervalo de frequência (10–400Hz/10–60Hz) e de polarização máxima (0,1–1,5T), através de ensaio Epstein, por meio de um equipamento fabricado pela Brockhaus. O tamanho de grão médio da amostra à base de Fe-Si, após tratamento térmico foi de aproximadamente 68μm, enquanto da amostra Fe-Al foi de 128μm. Na análise de inclusões, o material com base Fe-Si apresentou melhores resultados, sendo a densidade de inclusões de 68,5 inclusões/mm2, contra uma densidade de 102,3 inclusões/mm2 da amostra ao Fe-Al. Em propriedades mecânicas, o tratamento térmico promoveu a diminuição dos valores de limite de escoamento e resistência, resultados que propiciam melhora na estampabilidade das lâminas após o corte. Comparando os dois aços, o aço Fe-Si apresentou maior valor de dureza, devido maior teor de carbono presente na amostra. Os diferentes resultados obtidos, tiveram reflexos nas propriedades magnéticas, tanto na avaliação das componentes das perdas em separado, como nas perdas totais, sendo que a amostra ao Fe-Si apresentou maiores perdas em frequências até 200Hz, e acima deste valor, as maiores perdas foram da amostra ao Fe-Al. Com os resultados foi possível estabelecer discussões importantes sobre os aspectos microestruturais e composição química sobre as propriedades mecânicas e magnéticas.


  • Mostrar Abstract
  • Electric steels are a special type of steel, with great importance in the steel industry. These steels are largely applied in motors and transformers, being widely consumed due to magnetism presenting itself as an efficient way of transforming electricity into mechanical movement. Two families of electrical steels stand out, the GOs (grain oriented) and the NOs (non-oriented). In this study, two semi-processed non-oriented electrical steels, one with a Fe-Si base and the other with a Fe-Al base, were investigated for magnetic losses and mechanical properties, in the conditions as received and after heat treatment. The microstructural aspects were obtained via optical microscopy and scanning electron microscopy supported by EBSD technique. The mechanical properties were evaluated by tensile and hardness tests. The magnetic properties, such as saturation magnetization, permeability and loss components (parasitic, hysteretic and excess) were obtained over a wide frequency range (10–400Hz/10–60Hz) and maximum polarization (0.1– 1.5T), through the Epstein test, by equipment manufactured by Brockhaus. The average grain size of the Fe-Si-based sample after heat treatment was approximately 68μm, while the Fe-Al sample was 128μm. In the analysis of inclusions, the material based on Fe-Si showed better results, with an inclusion density of 68.5 inclusions/mm2, against a density of 102.3 inclusions/mm2 of the Fe-Al sample. In mechanical properties, the heat treatment led to a decrease in yield strength and strength values, results that improve the stampability of the blades after cutting. Comparing the two steels, the Fe-Si steel showed a higher hardness value, due to the higher carbon content present in the sample. The different results obtained were reflected in the magnetic properties, both in the evaluation of the loss components separately and in the total losses, with the Fe-Si sample presenting bigger losses at frequencies up to 200Hz, and above this value, the biggest losses went from the sample to Fe-Al. Based on the results, it was possible to establish important discussions on the microstructural aspects and chemical composition on the mechanical and magnetic properties.

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  • BRENDA GHIANE PENA SANTOS
  • ESTUDO DE FILMES FINOS DE ÓXIDO DE TITÂNIO E ÓXIDO DE NIÓBIO EM AÇO INOX 304: PREPARAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E AVALIAÇÃO DO AUMENTO DA PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO.
  • Orientador : FERNANDO CASTRO DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO RAMOS PAES DE LIMA
  • ALMIR SILVA NETO
  • ERRISTON CAMPOS AMARAL
  • FERNANDO CASTRO DE OLIVEIRA
  • JORGE LUIS COLETI
  • Data: 02/08/2023
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  • O desenvolvimento de filmes finos está em constante e acentuado aprimoramento, pois sua aplicação em diversas áreas do campo científico-tecnológico permite o envolvimento de profissionais das mais variadas áreas do conhecimento, como físicos, biólogos, químicos e engenheiros em geral. A necessidade de obtenção de filmes com controle de espessura e propriedades em escala molecular impulsionou o desenvolvimento de diversas técnicas de preparação de filmes finos. A técnica de dip-coating consiste em mergulhar verticalmente um substrato dentro de uma solução que contenha as substâncias de interesse e depois de certo tempo retirá-lo do mesmo. Devido à aderência entre as moléculas da solução e a superfície do substrato, uma fina camada será formada. A espessura das camadas é principalmente afetada pela viscosidade e densidade do fluido, e pela tensão superficial. A velocidade de imersão e emersão é outro parâmetro a ser controlado a fim de permitir uma deposição homogênea. Por fim, o tratamento térmico aplicado ao sistema determinará a qualidade e as propriedades dos filmes formados. Permeados neste contexto, estamos propondo a preparação e caracterização físico-química das soluções precursoras e dos filmes nanoestruturados de Nb2O5/TiO2, preparados via metodologia sol-gel e dip-coating, e realizar testes da eficácia destes filmes na prevenção da corrosão nas superfícies do aço inox AISI 304 em meios ácidos contendo íons cloretos.


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  • The development of thin films is constantly improving, as its application in several areas of the scientific-technological field allows the involvement of professionals from the most varied areas of knowledge, such as physicists, biologists, chemists and engineers in general. The need to obtain films with thickness control and molecular scale properties has driven the development of several thin film preparation techniques. The dip-coating technique consists of vertically dipping a substrate into a solution containing the substances of interest and, after a certain time, removing it from it. Due to the adhesion between the solution molecules and the substrate surface, a thin layer will be formed. The thickness of the layers is mainly affected by the viscosity and density of the fluid, and by the surface tension. The immersion and immersion speed is another parameter to be controlled in order to allow a homogeneous deposition. Finally, the heat treatment applied to the system will determine the quality and properties of the formed films. Permeated in this context, we are proposing the preparation and physicochemical characterization of precursor solutions and nanostructured films of Nb2O5/TiO2, prepared via sol-gel and dip-coating methodology, and to carry out tests of the effectiveness of these films in the prevention of corrosion on the surfaces of the AISI 304 stainless steel in acidic media containing chloride ions.
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  • MARIA CLARA MICHEL MARINHO
  • Análise da microestrutura e do comportamento mecânico de aços TRIP

  • Orientador : ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE SILVA MAGALHAES
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • WELLINGTON LOPES
  • Data: 04/08/2023
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  • A indústria automobilística utiliza como um dos seus principais materiais estruturais o aço, por ter, dentre diversas características, boa conformabilidade, elevada resistência mecânica e relativamente baixo custo. Uma das formas de atender a este mercado é investindo no desenvolvimento de ligas como os aços assistidos pelo efeito TRIP, caracterizados pela presença de microestrutura multiconstituída e transformação da fase de austenita para martensita por deformação plástica. Esses materiais metálicos, instrumento deste trabalho, além de boas conformabilidade e resistência mecânica, apresentam a princípio ainda elevadas ductilidade e capacidade de encruamento, sendo que esses aspectos podem ser obtidos a partir de ciclos térmicos e/ou termomecânicos diversos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar quais são os efeitos do ciclo térmico na microestrutura, nas propriedades mecânicas e em determinados aspectos relacionados à estampabilidade do material, bem como algumas características da liga após deformação plástica. Esses efeitos foram analisados por meio de microscopia óptica, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, ensaios de tração, ensaios de dureza e análise de encruamento. De forma geral maiores tempos e maiores temperaturas de austêmpera aumentaram a proporção de bainita, diminuíram as porporções de MA e a austenita retida também teve um aumento. Maiores tempos de austêmpera resultaram em valores de durezas maiores enquanto maiores temperaturas resultaram em menores valores durezas. Tanto o limite de resistência a tração quanto o limite de escoamento foram maiores em menores tempos e temperaturas. 


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  • The automobile industry uses steel as one of its main structural materials, as it has, among several characteristics, good formability, high mechanical strength and relatively low cost. One of the ways to serve this market is by investing in the development of alloys such as steels assisted by the TRIP effect, characterized by the presence of a multi-constituted microstructure and transformation from austenite to martensite by plastic deformation. These metallic materials, instrument of this work, in addition to good formability and mechanical resistance, still present high ductility and work hardening capacity, and these aspects can be obtained from different thermal and/or thermomechanical cycles. In this context, the objective of this work was to analyze the effects of the thermal cycle on the microstructure, on the mechanical properties and on certain aspects related to the formability of the material, as well as some characteristics of the alloy after plastic deformation. These effects were analyzed using optical microscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, tensile tests, hardness tests and hardening analysis. In general, longer times and higher austempering temperatures increased the proportion of bainite, decreased the proportions of MA and retained austenite also increased. Longer austempering times resulted in higher hardness values while higher temperatures resulted in lower hardness values. Both the tensile strength limit and the yield strength were higher at lower times and temperatures.

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  • LUANA DE ASSIS LOURENÇO
  • AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE COMPÓSITO DE MATRIZ CIMENTÍCIA REFORÇADO COM GRAFITE EXPANDIDO

  • Orientador : TIAGO ALMEIDA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • TIAGO ALMEIDA SILVA
  • DANIEL LEANDRO ROCCO
  • WEBER GUADAGNIN MORAVIA
  • EVANDRO TOLENTINO
  • Data: 30/08/2023
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  • A presente pesquisa teve o objetivo de verificar o desempenho mecânico e caracterizar quimicamente três diferentes amostras de argamassas que utilizaram 0%, 0,25% e 0,75% de grafite expandido em sua composição como reforço para matriz cimentícia. Primeiramente, realizou-se a caracterização química e física do agregado miúdo, do grafite expandido e do cimento Portland utilizado, com o intuito de verificar a qualidade dos materiais e levantar todas as informações necessárias. Posteriormente, foram moldados os corpos de prova, dos quais totalizaram três diferentes tipos de amostra. Tais amostras passaram pelo processo de cura e com a idade final de 28 dias, foram realizados os ensaios mecânicos e de caracterização dos materiais. Os resultados obtidos foram calculados, analisados e comparados com pesquisas similares e pode-se concluir que a utilização de grafite expandido em argamassas, para as duas amostras que receberam o reforço, obtiveram resultados promissores para diferentes tipos de argamassas e com diferentes finalidades. As argamassas com 0,25% de grafite expandido apresentaram o melhor desempenho quanto a força e tensão máxima e tenacidade e as amostras com 0,75% de grafite expandido apresentou melhor módulo de elasticidade.


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  • This research aimed to verify the mechanical performance and chemically characterize three different mortar samples that use 0%, 0.25% and 0.75% expanded graphite in its composition as reinforcement for cementitious matrix. First, the chemical and physical characterization of the small aggregate, expanded graphite and Portland cement was performed, in order to verify the quality of the materials and collect all the necessary information. Subsequently, the specimens were molded, totaling three different types of samples. These samples went through the curing process and with the final age of 28 days, the mechanical and characterization tests of the materials were performed. The results obtained were calculated, analyzed and compared with similar research and it can be concluded that the use of expanded graphite in mortars, for the two samples that received the reinforcement, obtained promising results for different types of mortars and with different purposes. The mortars with 0.25% expanded graphite presented the best performance as the maximum strength and tension and toughness and the samples with 0.75% expanded graphite showed better modulus of elasticity.

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  • MÉRCIA SILVA DIAS
  • AVALIAÇÃO DO POTENCIAL PREVENTIVO DE FILMES FINOS DE TiO2/Nb2O5 NA CORROSÃO DO AÇO AISI304 EM MEIO ÁCIDO COM ÍONS CLORETO.

  • Orientador : FERNANDO CASTRO DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADOLFO KALERGIS DO NASCIMENTO VIANA
  • ALMIR SILVA NETO
  • FERNANDO CASTRO DE OLIVEIRA
  • LEONEL MUNIZ MEIRELES
  • RONEY ANDERSON NASCIMENTO DE AQUINO
  • Data: 20/09/2023
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  • Filmes finos, com espessura na escala de nanômetros ou micrômetros, têm sido utilizados nas diversas áreas da ciência e tecnologia, pois estes revestimentos conferem ao substrato diferentes propriedades ópticas, químicas, elétricas, mecânicas, magnéticas ou térmicas. Para obtenção dos filmes finos os materiais precursores podem ser líquidos, sólidos ou gasosos e, a escolha pela técnica de deposição leva em consideração, especialmente o estado físico do material precursor. O método sol-gel se destaca para a preparação de filmes finos no estado líquido. Com a intensão de modificar ou melhorar as propriedades do substrato, muitos tipos de materiais podem ser depositados desde materiais cerâmicos até metálicos. A escolha pelo material deve considerar, principalmente, a sua aplicação, propriedades e sua disponilibidade de acesso. Nos últimos anos, têm-se observado um crescimento exponencial no estudo científico das propriedades e aplicações do dióxido de titânio (TiO2). O TiO2 apresenta propriedades interessantes para o uso em recobrimento de subtratos metálicos para prevenir o processo de corrosão e caráter autolimpante que está relacionado ao seu potencial oxidativo pela incidência de luz ultravioleta. Devido às suas estruturas cristalinas é possivel combinar o TiO2 com outros compostos para melhorar suas propriedades. Neste sentido, a inserção dos íons de nióbio (Nbn+) na estrutura do TiO2 pode trazer resultados promissores para as indústrias do ramo. Acreditando no potencial preventivo a corrosão dos filmes finos com o TiO2/Nbn+ e, sabendo que o desgaste de materiais metálicos custa para os países, em média, 5% do valor do PIB, o presente trabalho tem o objetivo de avaliar o potencial do filme nanoestruturado a base de dióxido de titânio e nióbio na prevenção da corrosão do aço inoxidável AISI304 em meios ácidos contendo íons cloreto. A obtenção do filme aconteceu pelo método sol-gel utilizando como precursores o isopropóxido de titânio (IPT) em acetilacetona (AcAc); oxalato de nióbio amoniacal (ONA) em metanol. Ácido nítrico foi adicionado para atingir pH=2 enquanto o sistema se encontrava sob agitação. A deposição do filme sobre o aço AISI304 ocorreu pelo método de imersão (dipcoating) e, em seguida submeteu-se as amostras a tratamento térmico até 550°C. Análises estruturais e morfolóficas foram realizadas. Para avaliar a corrosão, as amostram foram submetidas a um ensaio eletroquímico em solução de HCl 2mol/L. Resultados prévios de DRX no material particulado revelam que a fase cristalina é a anatase e os deslocamentos dos picos indicam a inserção do nióbio na matriz do TiO2. Já as microscopioas óticas e MEV revelam a aderência homogênea do filme sobre o substrato metálico.


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  • Thin films, with thickness on the nanometer or micrometer scale, have been used in several areas of science and technology, as these coatings give the substrate different optical, chemical, electrical, mechanical, magnetic or thermal properties. To obtain the thin films, the precursor materials can be liquid, solid or gaseous, and the choice of the deposition technique takes into account, especially the physical state of the precursor material. The sol-gel method stands out for the preparation of thin films in the liquid state. With the intention of modifying or improving the substrate properties, many types of materials can be deposited from ceramic to metallic materials. The choice of material should mainly consider its application, properties and availability of access. In recent years, an exponential growth has been observed in the scientific study of the properties and applications of titanium dioxide (TiO2). TiO2 has interesting properties for use in coating metallic substrates to prevent the corrosion process and self-cleaning character that is related to its oxidative potential by the incidence of ultraviolet light. Due to its crystalline structures it is possible to combine TiO2 with other compounds to improve its properties. In this sense, the insertion of niobium ions (Nbn+) in the TiO2 structure can bring promising results for the industries of the branch. Believing in the corrosion preventive potential of thin films with TiO2/Nbn+ and knowing that the wear of metallic materials costs countries, on average, 5% of the PIB value, the present work aims to evaluate the potential of the film nanostructured based on titanium dioxide and niobium to prevent corrosion of AISI304 stainless steel in acidic media containing chloride ions. The film was obtained by the sol-gel method using titanium isopropoxide (IPT) in acetylacetone (AcAc) as precursors; ammoniacal niobium oxalate (ONA) in methanol. Nitric acid was added to reach pH=2 while the system was under agitation. The deposition of the film on the AISI304 steel took place by the immersion method (dipcoating) and then the samples were subjected to heat treatment up to 550°C. Structural and morphological analyzes were performed. To evaluate corrosion, the samples were submitted to an electrochemical test in 2mol/L HCl solution. Previous DRX results on the particulate material reveal that the crystalline phase is anatase and the peak shifts indicate the insertion of niobium in the TiO2 matrix. Optical microscopes and MEV reveal the homogeneous adhesion of the film on the metallic substrate.

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  • LAÍS MUNIZ MEIRELES
  • SENSOR ELETROQUÍMICO A BASE DE CARBON BLACK E NANOPARTÍCULAS DE PRATA SINTETIZADAS POR VIA VERDE DEDICADO À DETECÇÃO E ESTUDO DA CIPROFLOXACINA

  • Orientador : TIAGO ALMEIDA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSÉ DE OLIVEIRA MARQUES NETO
  • MIRELA DE CASTRO SANTOS
  • TIAGO ALMEIDA SILVA
  • Data: 26/09/2023
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  • Foi proposto o desenvolvimento de novos eletrodos modificados a base de carbon black e nanopartículas metálicas dedicados a detecção eletroquímica do antibiótico ciprofloxacina. Nanopartículas de prata (AgNPs) foram sintetizadas por via verde empregando-se extrato vegetal de chá preto (Camellia Sinensis) como agente redutor e estabilizante das nanopartículas. As AgNPs obtidas foram combinadas com carbon black e quitosana na preparação de uma dispersão aquosa, a qual foi empregada na obtenção de um filme fino sobre a superfície de um eletrodo base de carbono vítreo. Os diferentes materiais obtidos e superfícies modificadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrofotometria de absorção molecular no ultravioleta-visível (UV-Vis) e eletroquimicamente por voltametria cíclica. O eletrodo modificado obtido foi avaliado como sensor eletroquímico para a determinação por voltametria de onda quadrada da molécula de ciprofloxacina, um antibiótico bastante utilizado no tratamento de doenças infecciosas. Após a otimização das condições de trabalho, testes analíticos para determinação dos parâmetros de desempenho analítico do sensor voltamétrico estabelecido foram realizados: faixa linear de resposta, limites de detecção e quantificação, estudos de repetibilidade e reprodutibilidade e ensaios de adição/recuperação em urina sintética. Foram obtidas duas faixas lineares de resposta: de 3,1 a 24,8 µmol L−1 e 36,9 a 130,3 µmol L−1, com limite de detecção de 0,48 µmol L−1. Os resultados obtidos indicam o potencial da combinação de nanopartículas metálicas sintetizadas por via verde e carbon black de baixo custo na preparação de novos sensores eletroquímicos.


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  • It was proposed the development of new modified electrodes based on carbon black and metallic nanoparticles dedicated to the electrochemical detection of ciprofloxacin. Silver nanoparticles (AgNPs) were synthesized by the green route using plant extract of black tea (Camellia Sinensis) as a reducing and stabilizing agent for the nanoparticles. The AgNPs were combined with carbon black and chitosan in the preparation of an aqueous dispersion, which was used to obtain a thin film on the surface of a glassy carbon electrode. The different materials obtained and modified surfaces were characterized by scanning electron microscopy (SEM), ultraviolet-visible molecular absorption spectrophotometry (UV-Vis) and electrochemically by cyclic voltammetry. The modified electrode obtained was evaluated as an electrochemical sensor for determination by square wave voltammetry (SWV) of the ciprofloxacin molecule, an antibiotic widely used in the treatment of infectious diseases. Analytical tests to determine the analytical performance parameters of the established voltammetric sensor were performed: linear response range, limits of detection and quantification, repeatability and reproducibility studies, addition/recovery assays in synthetic urine. Two linear responses were found: one of 3.1 to 24.8 µmol L−1 and another of 36.9 to 130.3 µmol L−1, with limit of detection of 0.48 µmol L−1. The results obtained indicate the potential of combining metallic nanoparticles synthesized by green routes and carbon black of lower cost in the preparation of novel electrochemical sensors.

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  • ISABELLA NAYARA PINTO
  • IMPRESSÃO 3D DE ESTRUTURAS TRELIÇADAS BASEADAS EM POLI (ÁCIDO LÁCTICO) (PLA) E ÓXIDO DE GRAFENO FUNCIONALIZADO COM AMINA PARA APLICAÇÕES EM BIOMATERIAIS.

  • Orientador : JOAO PAULO FERREIRA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PAULO NORONHA LISBOA FILHO
  • JOAO PAULO FERREIRA SANTOS
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 29/09/2023
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  • Estruturas treliçadas foram impressas a partir da técnica de modelagem por deposição de fundido (FDM), para aplicação como scaffolds na engenharia de tecidos. A principal função do scaffold é promover a adesão e proliferação celular para restauração do tecido danificado, sendo fundamental considerar o modelo da estrutura, material e técnica de fabricação empregada. Com o avanço dos métodos de manufatura aditiva, estruturas complexas e personalizadas podem ser rapidamente obtidas. Dessa forma, esse trabalho propôs o desenvolvimento de filamentos em poli(ácido lático) (PLA) com a incorporação de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno funcionalizado com amina (N-GO), para serem empregados na impressão FDM das estruturas treliçadas. As amostras foram caracterizadas por meio de ensaios de porosidade, ângulo de contato, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica (MO), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), ensaios reológicos, espectroscopia no infravermelho com transformada de fourier (FTIR), ensaio de compressão, além da análise de citotoxidade dos compósitos para sua potencial aplicação na regeneração do tecido ósseo. A avaliação morfológica indicou a melhor dispersão do compósito de PLA com a incorporação de GO aminado, além da melhora na hidrofilicidade dos compósitos. Os resultados do ensaio de reometria de placas paralelas mostraram que as estruturas impressas em PLA com GO liofilizado apresentaram viscosidade 9,2 vezes menor, sendo que o GO funcionalizado com amina apresentou graus mais altos de interação com a matriz polimérica. As análises térmicas indicaram que a incorporação dos nanomateriais obtido por duas rotas diferentes, não influenciou significativamente nas propriedades térmicas do PLA, com destaque para o N-GO. As propriedades mecânicas analisadas por meio do ensaio de compressão, indicaram que peças impressas a partir dos compósitos obtiveram propriedades inferiores às das peças impressas em PLA, devido dispersão não homogênea dos nanomateriais na matriz polimérica. Por fim, a análise de citotoxidade indicou que os compósitos não foram tóxicos para as células e ainda induziram a viabilidade célular.


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  • The lattice structure is the study object for application in tissue engineering, as it presents high mechanical performance, high capacity to absorb energy and low density of this structural arrangement. The most recent possibility of manufacturing the lattice model is through advanced additive manufacturing techniques, which print complex structures with dimensional accuracy, speed and simplicity. The most widely used additive manufacturing technique nowadays is fused deposition modeling (FDM), which has advantages such as a simplified approach, dimensional efficiency and economically viable devices. However, the FDM technique includes several process parameters that directly affect the quality and properties of the printed parts. Therefore, studies are necessary to minimize or eliminate usual problems to FDM, such as anisotropy, high processing time, inferior mechanical properties, voids and lack of adhesion between the printed layers. In this work, it is proposed to manufacturing lattice structures with high porosity, which will be obtained through the FDM printing technique, with emphasis on the parameterization of the main process variables related to the analysis of the rheological behavior of the material, aiming to contribute to the improvement techniques for making scaffolds. Structures will be printed in poly(lactic acid) (PLA) and subsequently adsorbed magnetic nanoparticles on the scaffold structure. At the same time, structures will be printed with a blend with self-healing properties composed of poly(ethylene glycol-co-cyclohexane-1,4-dimethanol terephthalate) (PETG) and Surlyn 8940®, a poly(sodium ion stabilized methacrylic acid co-acid) (PE-co-AMA), which allows the reduction of printing defects. The printed samples will be characterized mechanically, thermally, structurally, morphologically and rheologically. Keywords: lattice

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  • THIAGO DE SOUSA GOVEIA
  • SÍNTESE DE ÓXIDO DE GRAFENO PARA REFORÇO DE ADESIVO EPÓXI E MODELAGEM COMPUTACIONAL DA JUNTA ESTRUTURAL APRIMORADA

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTÔNIO FERREIRA ÁVILA
  • ALMIR SILVA NETO
  • MIRELA DE CASTRO SANTOS
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 10/11/2023
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  • Em relação ao uso de parafusos e rebites, a utilização de adesivos para a união de estruturas de chapa proporciona uma maior área para a distribuição das tensões, redução no peso total da estrutura, melhor absorção de impacto, aumento da vida em fadiga e, no caso de compósitos laminados, preservação das fibras. O Óxido de Grafeno (GO) é um nanomaterial promissor para o reforço de adesivos estruturais, visto que é capaz de imprimir ótimas propriedades em matrizes poliméricas, é solúvel em meios polares e possui bom custo-benefício, pois pode ser produzido em escala por meio de uma rota simples. No caso de juntas adesivas, no entanto, apenas a melhoria das propriedades do adesivo não é garantia de aumento no desempenho da estrutura. Sabe-se que adesivos mais resistentes tendem a ser menos eficientes na distribuição de tensões nas extremidades da sobreposição, o que demanda uma modificação de projeto para acomodar os picos de tensão nessas regiões. Diante deste cenário, o presente trabalho investiga o potencial do GO, sintetizado por uma rota alternativa do CEFET-MG, como material de reforço em um adesivo epóxi e avalia as possibilidades de modificações no projeto da junta a fim de redistribuir as tensões concentradas. Neste trabalho, o GO foi sintetizado a partir da reação de grafite, HNO3, KMnO4, H2O2 e água, e caracterizado por meio de MEV-EDS, DRX e FTIR. A dispersão na resina foi feita por polimerização in-situ com mistura manual e o adesivo curado foi ensaiado por tração e microdureza Vickers. O estudo da distribuição de tensões nos diferentes projetos de junta (com chanfro no aderente, filete no adesivo e combinação de adesivos rígidos e flexíveis) foi conduzido a partir da implementação de modelos de elementos finitos utilizando a biblioteca deal.II e o componente pyMAPDL. O GO sintetizado apresentou um ótimo grau de oxidação com razão C/O igual a 2,5 e uma baixíssima adsorção de óxido de manganês. Apesar de uma aparente redução na densidade, o compósito de epóxi apresentou uma melhoria discreta de 10% na resistência à tração. A análise da distribuição de tensões mostrou que a sinergia entre materiais e geometria da junta é um fator crucial na distribuição de tensões, praticamente extinguindo a tensão de delaminação na sobreposição, a qual foi de 3,067 MPa para 1,457kPa.


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  • Compared to the use of bolts and rivets, joining sheet metal structures with adhesive provides greater area for stress distribution, total structure weight reduction, better impact absorption, increased fatigue life and the fibers preservation in the case of laminated composites. Graphene Oxide (GO) is a promising nanomaterial for reinforcing structural adhesives, due to its ability to enhance the properties of polymeric matrices, is soluble in polar media and is cost-effective, as it can be easily produced on a large scale using a simple process. However, in the case of adhesive joints, simply enhancing adhesive properties does not guarantee improved structural performance. It is known that more strong adhesives tend to be less efficient in distributing stress at the overlap ends, which requires a design modification to accommodate stress peaks in these regions. In this scenario, the present work investigates the potential of GO, synthesized by an alternative route from CEFET-MG, as a reinforcing material for an epoxy adhesive and evaluates the possibilities of joint design modifications in order to redistribute the concentrated stresses. In this work, GO was synthesized from the reaction of graphite, HNO3, KMnO4, H2O2 and water, and characterized using SEM-EDS, XRD and FTIR. The dispersion in the resin was achieved through in-situ polymerization with manual mixing and the cured adhesive was submitted to tensile and Vickers microhardness tests. The study of stress distribution in different joint designs (with chamfer in the adherend, adhesive spew-fillet and rigid and flexible adhesives combined) was conducted through finite element models implemented using the deal.II library and the pyMAPDL component. The synthesized GO showed an excellent oxidation degree with a C/O ratio of 2.5 and very low manganese oxide adsorption. Despite an apparent reduction in density, the epoxy composite exhibited a modest 10% improvement in tensile strength. The stress distribution analysis showed that the synergy between materials and joint geometry is a crucial factor in stress distribution, practically eliminating the delamination stress in the overlap, which reduced from 3.067 MPa to 1.457kPa.

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  • LUDMILLA FERREIRA COSTA
  • INFLUÊNCIA DO REVESTIMENTO ISOLANTE FINAL SOBRE AS PERDAS MAGNÉTICAS EM UM AÇO COM ALTA PERMEABILIDADE MAGNÉTICA

  • Orientador : DANIEL LEANDRO ROCCO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALMIR SILVA NETO
  • DANIEL LEANDRO ROCCO
  • DANIELLA GOMES RODRIGUES
  • FERNANDO CASTRO DE OLIVEIRA
  • Data: 29/11/2023
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  • O aço silício de grão orientado, HGO, é usado em núcleos magnéticos de máquinas elétricas devido às suas boas propriedades elétricas e magnéticas, como alta permeabilidade, alta resistividade elétrica, baixo campo coercivo e baixas perdas de energia, ou seja, os aços elétricos desempenham um papel vital nos atuais setores de energia. Para prevenir a colagem entre as chapas de aço silício no processo de recozimento em alta temperatura e proporcionar a redução das perdas totais de energia, há a formação da camada primária a forsterita (Mg2SiO4) ou denominada como filme de vidro. Para um melhoramento da propriedade isolante e da resistência à corrosão do aço silício, um revestimento isolante é adicionado sobre a forsterita. Fica evidenciado, então, que uma das principais abordagens para aprimorar as características de uma chapa de aço elétrico de grão orientado consiste em aplicar um revestimento isolante elétrico, a base de fosfatos, na superfície do filme de vidro. Isso resulta na geração de forças elásticas de tração no metal e, consequentemente, na redução da energia gasta em um ciclo de magnetização. O objetivo desse trabalho será avaliar, portanto, o efeito do componente fosfato do revestimento isolante elétrico nas perdas magnéticas em aços elétricos de grão orientado. A densidade superficial do fosfato no aço HGO variou de 0,005 a 0,006 Kg/mm2, e as tensões médias de tração geradas pelo componente no metal foram de 3,67 a 7,03 GPa, dependendo do revestimento. A passagem de indução magnética variou com a presença do revestimento, sendo que o aço sem revestimento apresentou a maior permeabilidade. Em 50 Hz, a diferença percentual das perdas totais entre aço com e sem revestimento foi explicada pela não uniformidade do nível de indução magnética. O revestimento secundário reduziu as perdas magnéticas em 1,7/50, variando de 0,988 W/kg a 1,199 W/kg. Usando o modelo fenomenológico de separação de perdas, Ph, Pa e Pc foram calculadas, com amostras sem revestimento secundário mostrando maiores valores de Pa a partir de 20Hz. Em 1,7 T/50 Hz, as perdas Ph aumentaram em 6,5%, as perdas Pc permaneceram constantes, representando 1%, e as perdas Pa aumentaram em 6,3%. Abaixo de 20Hz, Ph foi maior que Pa e Pc, havendo uma inversão acima desse limite, onde Pa se tornou maior que os outros dois componentes em toda a faixa de frequência.


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  • The grain-oriented silicon steel, HGO, is employed in magnetic cores of electrical machines due to its favorable electrical and magnetic properties, such as high permeability, high electrical resistivity, low coercive field, and low energy losses. Electrical steels play a vital role in today's energy sectors. To prevent sticking between silicon steel sheets during the high-temperature annealing process and to reduce total energy losses, a primary layer of forsterite (Mg2SiO4) or glass film is formed. To enhance the insulating property and corrosion resistance of silicon steel, an insulating coating is added over the forsterite. It is evident that one key approach to improving the characteristics of grain-oriented electrical steel involves applying an electrical insulating coating, phosphate-based, on the glass film surface. This results in the generation of tensile elastic forces in the metal, consequently reducing energy expended in a magnetization cycle. The aim of this study is to evaluate the effect of the phosphate component of the insulating coating on magnetic losses in grain-oriented electrical steels. The phosphate density on HGO steel ranged from 0.005 to 0.006 Kg/mm2, and the average tensile stresses induced by the component in the metal ranged from 3.67 to 7.03 GPa, depending on the coating. Magnetic induction passage varied with coating presence, with uncoated steel exhibiting the highest permeability. At 50 Hz, the percentage difference in total losses between coated and uncoated steel was explained by non-uniformity in magnetic induction levels. The secondary coating reduced magnetic losses by 1.7/50, ranging from 0.988 W/kg to 1.199 W/kg. Using the phenomenological loss separation model, Ph, Pa, and Pc were calculated, with samples lacking secondary coating showing higher Pa values from 20Hz onwards. At 1.7 T/50 Hz, Ph losses increased by 6.5%, Pc losses remained constant at 1%, and Pa losses increased by 6.3%. Below 20Hz, Ph surpassed Pa and Pc, with an inversion occurring above this threshold, where Pa became greater than the other two components across the frequency range.

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  • JANDER NIKOLAS SANTANA DE ALMEIDA
  • APARATO EXPERIMENTAL PARA MEDIDAS DE CICLOS DE HISTERESE EM MATERIAIS MAGNÉTICOS

  • Orientador : DANIEL LEANDRO ROCCO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL LEANDRO ROCCO
  • LEONEL MUNIZ MEIRELES
  • MARLON MARQUES DA SILVA
  • MIRELA DE CASTRO SANTOS
  • Data: 29/11/2023
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  • A Idade dos Metais, que ocorreu aproximadamente entre 3000 a.C e 1000 a.C, marcou o início do desenvolvimento e expansão do conhecimento sobre a fundição de metais. Durante esse período, ficou evidente que a capacidade de analisar as propriedades dos metais poderia proporcionar vantagens significativas em seu uso. Com a introdução dos aços elétricos, a humanidade adquiriu a capacidade de explorar a eletricidade em diversas aplicações ao redor do mundo. Os aços elétricos são materiais ferromagnéticos notáveis, com a capacidade de amplificar um campo magnético externo aplicado por milhares de vezes, uma característica conhecida como permeabilidade magnética. Equipamentos como o quadro de Epstein da empresa Brockhaus, embora altamente precisos, são caros e requerem que as amostras tenham um formato específico, limitando sua aplicabilidade. Em um ambiente acadêmico, onde as amostras frequentemente são pequenas e variam em formato e tamanho, surge a necessidade de desenvolver um dispositivo acessível que possa medir e analisar as características da perda por histerese magnética. O presente estudo delineia a concepção de um aparato, integrando um gerador de sinal, bobinas, circuitos RL e RLC, e lâminas de aço GNO, com o objetivo de conduzir uma análise do comportamento elétrico e magnético de um sistema com ênfase na curva de histerese magnética. Como parte integrante do processo, desenvolvemos um software web dedicado, capaz de analisar os dados do circuito e construir em tempo real a curva de histerese, adaptando-se de forma responsiva a mudanças na frequência ou em outros parâmetros do circuito elétrico. O aparato demonstrou eficácia ao gerar resultados na curva de histerese magnética, comparáveis aos obtidos por equipamentos comerciais. Além disso, possibilitou análises detalhadas da curva de indução H e magnetização B no sistema. Além disso o estudo abordou a relação entre a área, diferença de fase e tensão do circuito em relação à indução da bobina 1 e 2 do circuito, proporcionando uma compreensão mais abrangente das interações no sistema.


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  • A Idade dos Metais, que ocorreu aproximadamente entre 3000 a.C e 1000 a.C, marcou o início do desenvolvimento e expansão do conhecimento sobre a fundição de metais. Durante esse período, ficou evidente que a capacidade de analisar as propriedades dos metais poderia proporcionar vantagens significativas em seu uso. Com a introdução dos aços elétricos, a humanidade adquiriu a capacidade de explorar a eletricidade em diversas aplicações ao redor do mundo. Os aços elétricos são materiais ferromagnéticos notáveis, com a capacidade de amplificar um campo magnético externo aplicado por milhares de vezes, uma característica conhecida como permeabilidade magnética. Equipamentos como o quadro de Epstein da empresa Brockhaus, embora altamente precisos, são caros e requerem que as amostras tenham um formato específico, limitando sua aplicabilidade. Em um ambiente acadêmico, onde as amostras frequentemente são pequenas e variam em formato e tamanho, surge a necessidade de desenvolver um dispositivo acessível que possa medir e analisar as características da perda por histerese magnética. O presente estudo delineia a concepção de um aparato, integrando um gerador de sinal, bobinas, circuitos RL e RLC, e lâminas de aço GNO, com o objetivo de conduzir uma análise do comportamento elétrico e magnético de um sistema com ênfase na curva de histerese magnética. Como parte integrante do processo, desenvolvemos um software web dedicado, capaz de analisar os dados do circuito e construir em tempo real a curva de histerese, adaptando-se de forma responsiva a mudanças na frequência ou em outros parâmetros do circuito elétrico. O aparato demonstrou eficácia ao gerar resultados na curva de histerese magnética, comparáveis aos obtidos por equipamentos comerciais. Além disso, possibilitou análises detalhadas da curva de indução H e magnetização B no sistema. Além disso o estudo abordou a relação entre a área, diferença de fase e tensão do circuito em relação à indução da bobina 1 e 2 do circuito, proporcionando uma compreensão mais abrangente das interações no sistema.

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  • PÂMELLA FERNANDES FIGUEIREDO
  • REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO EM MATERIAL ÁLCALI-ATIVADO COM USO DE CINZA DE BAGAÇO DE CANA DE AÇÚCAR COMO PRECURSOR

  • Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • DOMINGOS SAVIO DE RESENDE
  • LUCIANO FERNANDES DE MAGALHAES
  • PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • Data: 22/12/2023
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  • A reação álcali-agregado (RAA) é uma patologia relacionada ao concreto que ocorre em consequência da existência de três fatores: a presença de óxidos alcalinos, geralmente sódio ou potássio provenientes do cimento, minerais reativos encontrados em alguns tipos de agregados, e umidade. Os materiais cimentícios suplementares (MCS) são considerados bons inibidores para RAA, e são contribuintes nos estudos de novos materiais que auxiliam a diminuição do consumo do clínquer, principal constituinte do cimento, que em sua produção consome grandes quantidades de energia e emite gases de efeito estufa (GEE). Consequentemente, a utilização de MCS auxilia no avanço rumo a sustentabilidade, ajudando a indústria na implementação de soluções que corroboram com as metas de desenvolvimento sustentável da ONU. Os materiais álcali-ativados (MAA) são constituídos a partir da ativação alcalina de aluminossilicatos sólidos. As matérias-primas podem variar de origem e composição, dando espaço a resíduos e subprodutos que existem em grande escala e baixo consumo. Diante disso, o trabalho investigou o efeito da adição de cinza do bagaço de cana-de-açúcar (CBCA) na durabilidade de argamassas álcali-ativadas em relação à reação álcali agregado e ao ataque ácido. Além disso, ensaios de resistência à compressão, flexão e microscopia eletrônica de varredura foram realizados para analisar o desempenho das argamassas álcali-ativadas produzidas. Como resultado, verificou-se que argamassas álcali-ativadas com adição de CBCA apresentam melhor desempenho que argamassas de cimento Portland em relação à reação álcali-sílica. Em relação ao ataque ácido, as argamassas álcali-ativadas com adição de CBCA apresentam uma perda de massa ligeiramente inferior às demais argamassas analisadas. Além disso, verificou-se uma relação inversamente proporcional entre a absorção de água e a resistência à compressão.


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  • The Alkali-Aggregate Reaction (AAR) is a pathology related to concrete that occurs due to the existence of three factors: the presence of alkaline oxides, usually sodium or potassium, from cement, reactive minerals found in some types of aggregates, and moisture. Supplemental cementitious materials (MCS) are considered suitable inhibitors for AAR and are also contributors to studies of new materials that help reduce clinker and help advance sustainability. Alkali-activated materials (MAA) are made from the alkaline activation of solid aluminosilicates. Raw materials can vary in origin and composition, making room for waste and by-products on a large scale and in low demand. The method used to investigate the RAA was the accelerated test of mortar bars established by NBR 15577 (ABNT, 2018). The granulometric curve of the aggregate used, basalt stone powder, was obtained by sieving e. The chemical, mineralogical and microstructural characteristics of the aggregate were analyzed using X-ray fluorescence (FRX) and ray diffraction (DRX) and scanning electron microscopy (SEM) tests. The expansion of prismatic bars (25x25x285mm³) produced with CP-V cement, aggregate, and water was analyzed. The bars were cured for 30 days in a thermal tank at 80º C in water and NaOH and presented expansions of up to 0.63%, indicating high reactivity of the basalt. Different formulations of MAA mortars were produced with an aggregate/precursor ratio of 2.25 and activator/precursor 0.6. The precursors used are metakaolin (MC), granulated blast furnace slag (EGAF), and sugarcane bagasse ash (CBCA). The activator solution is composed of 8M NaOH and sodium silicate (SS). The MAA mortar bars were stored separately in water and NaOH solution and will be analyzed for RAA under both conditions. After 30 days of accelerated curing, the bars will be subjected to a flexural strength test. In order to investigate whether there were differences in the properties of mortars cured in water and NaOH, the same samples will be investigated. The remaining parts of the rupture in the bending test will be sawn into perfect cubes and characterized for compressive strength, water absorption, and microstructure.

2022
Dissertações
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  • GABRIELA DE ASSIS VELOSO
  • Desenvolvimento de partículas de sílica contendo samário e óxido de ferro para tratamento do câncer por braquiterapia e hipertermia magnética.

  • Orientador : ROBERTA VIANA FERREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROBERTA VIANA FERREIRA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • JOAO PAULO FERREIRA SANTOS
  • WANDERLEY DOS SANTOS ROBERTO
  • ALEXANDRE RODRIGUES FARIAS
  • Data: 22/02/2022
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  • A nanotecnologia utilizando nanomateriais deu lugar a uma nova área na medicina, a denominada nanomedicina. A técnica terapêutica utilizando a hipertermia magnética é inovadora no tratamento de câncer. Ela se baseia no princípio do magneto-hipertermia, ou seja, na terapia de aumento da temperatura das células tumorais por meio do calor dissipado por nanopartículas ferromagnéticas (submetidas a um campo magnético alternado. Outro tipo não canônico de tratamento de câncer é a braquiterapia, em que uma fonte radioativa é alocada dentro ou junto à área lesionada que necessita de tratamento oncológico. No presente trabalho foram produzidos partículas de sílica contendo samário e óxido de ferro para aplicação no tratamento de câncer por hipertermia e braquiterapia. As partículas de sílica contendo óxido de ferro de fonte natural e samário foram produzidas utilizando o método Stober modificado. Os materiais obtidos foram caracterizados por Espectroscopia na região do Infravermelho com Tranformada de Fourrier (FTIR), Análise termogravimétrica (TG). As técnicas de DRX, FTIR e FRX indicam a obtenção de sílica contento samário e óxido de ferro. A técnica de DRX indicou um índice de amorficidade superior a 85% para a amostra de sílica pura (Si), já após a síntese os materiais apresentam uma significativa elevação da cristalinidade com a incorporação do óxido de samário (Si-SM) e ainda maior com a adição da magnetita (Si-Mag). Já para a amostra de síica incorporada com samário e magnetita (Si-Mag-Sm) observou-se proporções equivalentes dos elementos (regras das misturas). A análise de TG relaciona o aumento da temperatura à perda de água adsorvida numa faixa entre 25 e 160°C, eliminação de nitratos e reações de condensação numa faixa entre 160 e 700°C.


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  • Nanotechnology using nanomaterials has given way to a new area in medicine, called nanomedicine. The therapeutic technique using magnetic hyperthermia is innovative in the treatment of cancer. It is based on the principle of magneto-hyperthermia, that is, on the therapy of increasing the temperature of tumor cells by means of heat dissipated by ferromagnetic nanoparticles (subjected to an alternating magnetic field. Another non-canonical type of cancer treatment is brachytherapy, in which a radioactive source is allocated inside or next to the injured area that needs cancer treatment. In the present work, silica particles containing samarium and iron oxide were produced for application in the treatment of cancer by hyperthermia and brachytherapy. The silica particles containing iron oxide from natural sources and samarium were produced using the modified Stober method.The materials obtained were characterized by Spectroscopy in the Infrared region with Fourrier Transform (FTIR), Thermogravimetric analysis (TG). The techniques of XRD, FTIR and FRX indicate the obtaining of silicon containing samarium and iron oxide. The XRD technique indicated an amorphicity index greater than 85% for the sample of pure silica (Si), since after synthesis the materials present a significant increase in crystallinity with the incorporation of samarium oxide (Si-SM) and even higher with the addition of magnetite (Si-Mag). For the sample of silica incorporated with samarium and magnetite (Si-Mag-Sm), equivalent proportions of the elements were observed (mixing rules). The TG analysis relates the increase in temperature to the loss of water adsorbed in a range between 25 and 160 ° C, elimination of nitrates and condensation reactions in a range between 160 and 700 ° C.

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  • TIAGO AUGUSTO BUENO COTTA
  •  

    Produção e caracterização de nanofibras de acetato de celulose contendo extrato de bixa orellana para potencial aplicação na Engenharia de Tecidos da carne cultivada

     

  • Orientador : ROBERTA VIANA FERREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERIKA CRISTINA JORGE
  • ERIKA GABRIELE ALVES ALCÂNTARA
  • ROBERTA VIANA FERREIRA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 24/02/2022
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  • A cada dez segundos os humanos matam aproximadamente 24 mil animais por comida, chegando a um valor de 75 bilhões por ano. Uma tarefa que é realizada com velocidade e eficiência como nunca antes na história da humanidade. Enquanto que a população mundial mais que dobrou nos últimos 50 anos, a produção de carne para consumo mais que quadriplicou. A terra, água, alimentos e emissão de gases de efeito estufa envolvidos nesta produção estão chegando a valores assustadores. A produção de carne em laboratório (carne cultivada), uma ciência que surgiu na última década, apresenta-se como uma possível solução para os problemas envolvidos na criação de animais para o abate. Ainda jovem, este ramo da ciência ainda necessita de grande quantidade de estudo e ajuste de parâmetros para torna-se uma indústria com capacidade produtiva em um âmbito global. Um dos aspectos mais importantes para o cultivo de proteína animal em laboratório é o viés do desenvolvimento de scaffolds porosos para promoção do suporte mecânico que as células necessitam. A eletrofiação é uma das técnicas mais aplicadas para a confecção destas estruturas, porém exibe baixa taxa de produção, fato que implica diretamente no custo final do produto. Neste trabalho será estudada a fabricação de dois equipamentos inspirados na técnica de Fiação por jato rotativo (RJS), uma alternativa que se mostra promissora para superar o desafio da produção de scaffolds para suprir uma demanda global iminente. Serão confeccionadas nanofibras de acetato de celulose (Sigma Aldritch) com adição de bixa orellana (1%wt) pelas duas técnicas de fiação, dessa forma, as propriedades morfológicas, químicas, físicas, mecânicas e biológicas serão comparadas a fim de determinar as vantagens e desvantagens esboçadas pelas nanofibras produzidas.


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  • Every ten seconds humans kill approximately 24,000 animals for food, up to 75 billion a year. A task that is accomplished with speed and efficiency like never before in the history of mankind. While the world's population has more than doubled in the last 50 years, meat production for consumption has more than quadrupled. The land, water, food and greenhouse gas emissions involved in this production are reaching frightening values. Laboratory meat production (farmed meat), a science that has emerged in the last decade, presents itself as a possible solution to the problems involved in raising animals for slaughter. Still young, this branch of science still needs a great deal of study and parameter setting to become an industry with productive capacity on a global level. One of the most important aspects for laboratory animal protein cultivation is the bias in the development of porous scaffolds to promote the mechanical support that cells require. Electrospinning is one of the most applied techniques for the fabrication of these structures, but it has a low production rate, which directly implies the cost of the final product. In this work we will study the manufacture of two equipment inspired by the technique of Rotary Jet Spinning (RJS), a promising alternative to overcome the challenge of producing scaffolds to meet an imminent global demand. Cellulose acetate (Sigma Aldritch) nanofibers will be made with bixa orellana extract added (1%wt) by both techniques, thus, the morphological, chemical, physical, mechanical and biological properties will be compared in order to determine the advantages and disadvantages outlined by the nanofibers produced.

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  • GABRIEL EDUARDO MAGALHAES MANTOVANI
  • MISTURAS ASFÁLTICAS RECICLADAS A QUENTE:

    ESTUDO EM LABORATÓRIO UTILIZANDO 100% RAP E REOB COMO AGENTE REJUVENESCEDOR

  • Orientador : FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • RAPHAEL MIRANDA DE SOUZA
  • Data: 23/03/2022
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  • O desenvolvimento de pesquisas que buscam incorporar materiais reciclados em novos produtos, tem sido cada vez mais constantes, sobretudo as que fomentam práticas sustentáveis e ao mesmo incentivam adoção de técnicas e procedimentos que minimizam os impactos ao meio ambiente. A incorporação de material fresado, ou Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) às misturas recicladas a quente tem andado nessa linha, na busca por uma dosagem ideal capaz de atingir bom desempenho em campo. Essa prática demonstra ser uma alternativa interessante e benéfica tanto no lado econômico, quanto ambiental, mas esbarra em questões quanto às suas propriedades físicas e ao ligante asfáltico envelhecido. Este trabalho de pesquisa visa avaliar o desempenho laboratorial de misturas asfálticas recicladas com 100% de material fresado com adição de um agente rejuvenescedor denominado Re-Refined Engine Oil Bottoms (REOB). Ainda foi analisado a incorporação do Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) 50/70 nas misturas recicladas. Foram confeccionadas misturas com diferentes teores do agente rejuvenescedor e do ligante virgem utilizando a metodologia Marshall de forma a avaliar o desempenho dessas dosagens por meio de ensaios de laboratório. Todas as misturas apresentaram Estabilidade Marshall superiores à estabelecida pela norma, porém nenhuma delas atendeu ao intervalo de Fluência Marshall prescrito. Quanto ao desgaste cântabro, evidenciou-se que à medida em que se aumenta o teor de REOB diminui o desgaste. E misturas com menores teores de REOB apresentam Resistência a tração por compressão diametral inferior do que com maior teor. 


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  • The increasing cost of paving materials and awareness of environmental damage have spurred research into new technologies for building more economical and sustainable pavements, being an alternative to recycling materials used in road construction. With the advancement of studies related to the recycling of oxidized and hardened asphalt materials, such as recycled asphalt pavement, originated from the acronym in English - RAP - Reclaimed Asphalt Pavement, the study of the totality of the recycling of the milled material started together with the addition of rejuventing agents, which provide oxidized asphalt with improvements in its rheological properties. In this way, this research seeks to evaluate the laboratory and practical performance of recycled asphalt mixtures with 100% milled asphalt concrete (CAF) with the addition of REOB, an acronym in English for re-refined engine oil bottoms, a kind of refined engine oil that acts as a recycling agent in this process. Three mixtures of 100% CAF with the addition of 1, 2 and 3% by weight of REOB will be made using the Marshall methodology. A set of laboratory tests will be used to verify the mechanistic behavior of the considered mixtures. From the best dosage, mixtures will be made with the addition of graphene oxide in order to improve its properties. Finally, the best mixture found in laboratory tests will be used for plugging operations on public roads in the city. Based on several studies already published, the positive effects on the pavement recycling process are observed, in addition to reducing the consumption of virgin material, which, in turn, would reduce the cost and energy associated with the construction of pavements.

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  • ANA CAROLINA CORREIA DO CARMO
  • Tratamento químico de frutas e vegetais para potencial aplicação na Engenharia de Tecidos

     

  • Orientador : DANIELLE MARRA DE FREITAS SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PAMELA DEL CARMAN MANCHA AGRESTI
  • DANIELLE MARRA DE FREITAS SILVA
  • KÁTIA MICHELLE FREITAS
  • MARIANA MARTINS DRUMOND
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 25/04/2022
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  •  

    Os scaffolds baseados em plantas representam uma abordagem promissora em razão de sua acessibilidade, quando comparados aos scaffolds tradicionalmente utilizados no campo da Engenharia de Tecidos. A abundância e o crescimento rápido de muitas espécies de plantas proporcionam um biomaterial menos dispendioso, mais abundante e sustentável. As plantas apresentam-se de maneira interessante, pois, são constituídas basicamente de celulose, que é um polímero biocompatível e biodegradável, e ainda, exibem uma estrutura de poros interconectados da matriz extracelular vegetal que pode atuar como scaffold para o cultivo de células mamíferas. No presente projeto propõe-se a obtenção de uma matriz extracelular celulósica de baixo custo a partir de protocolos de descelularização de frutas e vegetais. A metodologia de tratamento foi desenvolvida buscando-se manter a morfologia e as propriedades mecânicas da matriz vegetal. O material obtido foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourrier (FTIR) e análise termogravimétrica (TG-DTA). Os resultados obtidos demonstram que é possível utilizar metodologias de tratamento químico preservando a estrutura natural dos tecidos vegetais. Através dos testes realizados, sugere-se que a casca de mexerica respondeu melhor ao tratamento, já que manteve sua estrutura celulósica remanescente, sofreu perda de pigmentação após o tratamento, exibiu porosidade e apresentou redução de grupos presentes em compostos que deveriam ser eliminados, comprovando a viabilidade de continuação do estudo para aplicação como scaffold. 

     

     


  • Mostrar Abstract
  • Tissue engineering is seen as a promising solution for the reestablishment of the normal functions of the organism, as it explores the concept of reconstruction and regeneration of tissues and organs in the laboratory through the in vitro culture of patient cells on biodegradable biomaterials, the scaffolds and, therefore, are reinserted into the patient. Currently there are several methodologies and materials for the production of scaffolds, an affordable and large scale approach is still a challenge. Among the scaffold production methodologies, the techniques of decellularization applied to fruits and legumes have shown to be very promising. The vegetables are interesting because they are basically constituted of cellulose which is a biocompatible and biodegradable polymer, and yet exhibit an interconnected pore structure of the extracellular matrix that can act as scaffold for the culture of mammalian cells. In the present project it is proposed to obtain low cost scaffolds from plant decellularization. The decellularization methodology will be developed in order to maintain the morphology and mechanical properties of the plant matrix. The material obtained will be characterized by Fourrier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TG-DTA) differential scanning calorimetry (DSC).

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  • CLÁUDIO LÚCIO PEREIRA DOS SANTOS
  • AVALIAÇÃO DA MICROESTRUTURA RESULTANTE DE VARIAÇÕES NO TRATAMENTO “IN MOLD” PARA PRODUÇÃO DE FERRO FUNDIDO NODULAR

  • Orientador : ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO SILVA DE MIRANDA
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • JOEL LIMA
  • TÂNIA NOGUEIRA FONSECA SOUZA
  • WELLINGTON LOPES
  • Data: 27/05/2022
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  • O ferro fundido nodular é um importante material de engenharia por possuir excelente combinação de propriedades mecânicas e metalúrgicas, sendo principalmente aplicado para fabricação de componentes na indústria mecânica pesada e, particularmente, no setor automobilístico. Apresenta grafita na forma de nódulos ou esferoidal e, dependendo da matriz metálica, associa ou alterna valores de limites de resistência e alongamento fundamentais em certos projetos. Para alcançar estas características, requer, durante sua produção, adequado tratamento de nodularização, etapa do processo em que se determina a mudança na grafita. As ações adotadas para o processo de nodularização no molde do presente estudo são as alterações das formas e dimensões da câmara de reação (tampa esférica e retangular) e na quantidade de liga nodularizante. Nos experimentos foram utilizados corpos de prova escalonados com diferentes seções para verificar a influência da velocidade de resfriamento na formação da grafita esferoidal e na constituição da matriz metálica, de forma a demonstrar a eficácia da nodularização in mold e apresentar os resultados de microestrutura e dureza para cada espessura e um corpo de prova de tração para comparar as propriedades mecânicas para cada condição. O procedimento experimental permitiu identificar a relação entre as formas e dimensões da câmara de reação com a microestrutura. Determinou-se também a menor proporção de liga para que a reação de nodularização se complete, sem comprometer a microestrutura e as propriedades desejadas para o produto. Pode-se constatar que o processo “in mold” possibilita um melhor controle da nodularização, alcança um rendimento do magnésio (acima de 70% para menor proporção de liga nodularizante) e como consequência, elevado grau de nodularização. As formas esférica e retangular apresentaram grau de nodularidade acima de 90%. A câmara esférica apresentou maior grau de nodularização em relação a câmara retangular nos canais de distribuição proporcionando resultados de limite de resistência a tração e limite de escoamento superior aos resultados de câmara retangular. As conclusões da pesquisa representam contribuições relevantes para a fabricação de ferros fundidos nodulares, seriados ou não, com melhoria do processo de nodularização no molde e consequente redução de custos.


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  • Ductile iron is an important engineering material due to its excellent combination of mechanical and metallurgical properties, being mainly applied to the manufacture of components in the heavy mechanical industry and, particularly, in the automotive sector. It presents graphite in the form of nodules or spheroidal and, depending on the metallic matrix, it associates or alternates values of resistance limits and fundamental elongation in certain projects. To achieve these characteristics, requires, during its production, an adequate nodularization treatment, a process step in which the change in graphite is determined. The actions adopted for the nodularization process in the mold of the present study are changes in the shapes and dimensions of the reaction chamber (spherical and rectangular lid) and in the amount of nodularizing alloy. In the experiments, staggered specimens with different sections were used to verify the influence of the cooling speed on the formation of spheroidal graphite and on the constitution of the metallic matrix, in order to demonstrate the effectiveness of nodularization in mold and to present the results of microstructure and hardness for each thickness and a tensile test specimen to compare the mechanical properties for each condition. The experimental procedure allowed to identify the relationship between the shapes and dimensions of the reaction chamber and the microstructure. The lowest proportion of alloy was also determined for the nodularization reaction to be completed, without compromising the microstructure and the desired properties of the product. It can be seen that the “in mold” process allows for better control of nodularization, achieves a magnesium yield (above 70% for lower proportion of nodularizing alloy) and, as a consequence, a high degree of nodularization. The spherical and rectangular shapes showed a degree of nodularity above 90%. The spherical chamber presented a higher degree of nodularization in relation to the rectangular chamber in the distribution channels, providing results of tensile strength and yield strength superior to the results of the rectangular chamber. The research conclusions represent relevant contributions to the manufacture of ductile iron, serial or not, with an improvement in the nodularization process in the mold and consequent cost reduction.

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  • IURI MIRANDA AMARAL
  • DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE PROCESSO DE LAMINAÇÃO DE FIBRA DE CARBONO POR INSULFLAMENTO DE AR

  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 10/06/2022
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  • O trabalho proposto consiste em um processo inovador de laminação de fibra de carbono em cavidade de molde fêmea para produção de peças ocas por insuflamento de ar em condições controladas de pressão. A investigação científica é acerca da influência da temperatura e pressão na compactação das camadas de fibra, a interface entre a fibra e a matriz polimérica e suas conseqüências resultantes na resistência mecânica dessas peças. Também será estudado o contra molde interno que irá receber o ar condicionado, inflar e pressionar as fibras contra as paredes do molde.
    O trabalho será desenvolvido em peças de geometria simples, no caso um tubo de secção retangular, porém o conhecimento adquirido poderá ser empregado em peças de geometrias complexas como quadros de bicicletas, raquetes de tênis, asas e fuselagens de aviões, pás eólicas bem como outras peças para o setor aeroespacial e para o mercado automotivo/automobilístico. A indústria aeronáutica, fabricantes de equipamentos esportivos e o crescente uso de carros elétricos estimulam o desenvolvimento de processos de laminação de fibra de carbono que elimine custos e possam ser usados para fabricação de peças ocas com geometrias complexas.
    A principal diferença do processo proposto para os convencionais empregados na indústria é eliminar a parte mais onerosa do processo, o autoclave, fazendo com que o próprio molde exerça a função de autoclave para aplicação de pressão e temperatura para cura da resina e compactação das camadas de fibra e consequentemente assegurar alta resistência mecânica que será verificada por ensaios de tração e flexão.


  • Mostrar Abstract
  • The proposed work consists of an innovative process of laminating carbon fiber in a female mold cavity for the production of hollow parts by blowing air under controlled pressure conditions. The scientific investigation is about the influence of temperature and pressure on the compacting of the fiber layers, the interface between the fiber and the polymer matrix, and its resulting consequences on the mechanical strength of these parts. Also will be studied the counter internal mold that will receive the air conditioning, inflate and press the fibers against the walls of the mold.
    The work will be developed in pieces of simple geometry, in this case a tube of rectangular section, but the acquired knowledge can be used in pieces of complex geometries like bicycle frames, tennis rackets, wings and fuselages of airplanes, wind blades as well as others parts for the aerospace sector and for the automotive / automotive market. The aviation industry, sports equipment manufacturers and the increasing use of electric cars stimulate the development of cost-effective carbon fiber lamination processes and can be used to manufacture hollow parts with complex geometries.
    The main difference of the proposed process for the conventional ones employed in the industry is to eliminate the most costly part of the process, the autoclave, causing the mold itself to perform the autoclave function for application of pressure and temperature for curing the resin and compacting the layers of fiber and consequently ensure high mechanical strength that will be verified by tensile and bending tests.

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  • ELHADJI CHEIKH TALIBOUYA BÁ
  • Análise da influência do avanço e da velocidade de corte no processo de furação sobre os parâmetros de assimetria (Rsk) e curtose (Rku) na caracterização superficial utilizando brocas de aço-rápido com e sem revestimento DLC (Diamond-Like Carbon)

  • Orientador : MARCELLO ROSA DUMONT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • NILSON CRISTINO DA CRUZ
  • CLAUDINEI JOSÉ DE OLIVEIRA
  • PAULO SÉRGIO MARTINS
  • Data: 23/06/2022
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  • A furação é um processo de usinagem complexo que contém uma expressiva quantia da remoção total de material na manufatura. Tecnologias que possam torná-la menos agressiva ao meio ambiente têm sido incentivadas, como exemplo, a usinagem a seco. Essa técnica, no entanto, acelera o desgaste das ferramentas de corte e a perda de qualidade do produto acabado. Filmes finos resistentes e inertes quimicamente podem reduzir o desgaste nessas condições. O carbono semelhante ao diamante, DLC (Diamond-Like Carbon), combina as propriedades do diamante e do grafite, e têm-se mostrado benéfico como revestimento de ferramentas de corte utilizadas na usinagem de ligas de alumínio. Entre a diversidade de parâmetros de rugosidade, a assimetria e a curtose têm apresentado influências positivas no comportamento tribológico das superfícies. Este trabalho avaliou a influência do avanço, da velocidade de corte e do revestimento de DLC sobre os parâmetros de assimetria e curtose durante a furação da liga Al-Mg-Si 6351 T6, utilizando brocas de aço-rápido AISI M35. As ligas utilizadas foram caracterizadas por microscopias óptica e eletrônica, espectrometria de emissão óptica e ensaios de dureza. O DLC foi analisado por microscopia eletrônica e espectroscopias Raman e XPS. A furação foi realizada a seco em um centro de usinagem, em 24 corpos de prova com distintas combinações paramétricas elaboradas pelo planejamento experimental fatorial. A rugosidade foi analisada por meio da análise de variância, modelo de regressão e da metodologia de superfície de resposta (RSM). Resultados mostraram uma camada densa de DLC com aproximadamente 18% de carbono em estrutura de diamante. A velocidade de corte foi significativa sobre Ra, Rq e Rsk. Notou-se a transição da assimetria positiva para negativa com o aumento da velocidade de corte. Não houve efeito significativo do DLC sobre a rugosidade, no entanto, o seu desempenho pode ser melhor identificado adicionando outras variáveis de resposta. Em ambas as ferramentas de corte foi constatado o mecanismo de adesão, demonstrando o desafio que a usinagem a seco ainda deve enfrentar para se consolidar na prática da “manufatura verde”.


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  • Drilling is a complex machining process that contains a significant amount of the total material removal in manufacturing. Technologies that can make it less aggressive to the environment have been encouraged, such as dry machining. This technique, however, accelerates the wear of cutting tools and the loss of quality of the finished product. Tough, chemically inert thin films can reduce wear under these conditions. Diamond-Like Carbon (DLC) combines the properties of diamond and graphite, and has been shown to be beneficial as a coating for cutting tools used in the machining of aluminum alloys. Among the diversity of roughness parameters, skewness and kurtosis have shown positive influences on the tribological behavior of surfaces. This work evaluated the influence of feed, cutting speed and DLC coating on skewness and kurtosis parameters during drilling of Al-Mg-Si 6351 T6 alloy, using AISI M35 high speed steel drills. The alloys used were characterized by optical and electron microscopy, optical emission spectrometry and hardness tests. DLC was analyzed by electron microscopy and Raman and XPS spectroscopy. The drilling was carried out dry in a machining center, in 24 specimens with different parametric combinations elaborated by the factorial experimental design. Roughness was analyzed using analysis of variance, regression model and response surface methodology (RSM). Results showed a dense layer of DLC with approximately 18% carbon in diamond structure. Cutting speed was significant over Ra, Rq and Rsk. A transition from positive to negative skewness was noted with increasing cutting speed. There was no significant effect of DLC on roughness, however, its performance can be better identified by adding other response variables. The adhesion mechanism was observed in both cutting tools, demonstrating the challenge that dry machining still has to face in order to consolidate in the practice of “green manufacturing”.

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  • PEDRO PAULO AZEVEDO
  • MODELAGEM MATEMÁTICA DO AQUECIMENTO DA SUCATA METÁLICA EM UM FORNO DE REFINO EOF  

  • Orientador : LEONARDO NEVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO NEVES
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • ROBERTO PARREIRAS TAVARES
  • Data: 29/06/2022
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  • Com o intuito de analisar e validar a eficiência energética do forno de refino primário EOF (Forno de Energia Otimizada), propomos neste estudo uma análise por modelagem computacional do fluxo dos gases e o aproveitamento térmico resultante. Após pesquisas em literaturas especializadas, foi levantado todos os modelos matemáticos já validados para o modelamento computacional e para dar embasamento na leitura e interpretação dos resultados obtidos. Ao longo deste estudo foi avaliado a estrutura do forno EOF, o ciclo de operação do forno, os tipos de sucata metálica utilizadas e as perdas térmicas com as paredes compostas por elementos refrigerados. Através do modelo computacional foi analisado o fluxo dos gases e verificado que o forno atual trabalha com entrada de ar atmosférico maior que a ideal e densidade real da sucata metálica diferente da densidade de projeto, o que ocasionou grande perda na eficiência energética do forno e a limitação de ganhos de produtividade no processo. Após estas validações é proposto uma densidade de sucata de trabalho para melhor eficiência do processo do forno EOF.


  • Mostrar Abstract
  • In order to analyze and validate the energy efficiency of the EOF (Energy Optimized Furnace) primary refining furnace, we propose in this study an analysis by computational modeling of the gas flow and the resulting thermal use. After researching in specialized literature, all the mathematical models already validated for computational modeling and to support the reading and interpretation of the obtained results were raised. Throughout this study, the structure of the EOF furnace, the furnace operation cycle, the types of metal scrap used and the thermal losses with the walls composed of refrigerated elements were evaluated. Through the computational model, the gas flow was analyzed and it was verified that the current kiln works with an atmospheric air inlet greater than the ideal and the real density of the metallic scrap different from the design density, which caused a great loss in the kiln's energy efficiency and the limitation of productivity gains in the process. After these validations, a working scrap density is proposed for better efficiency of the EOF furnace process.

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  • ISABELLE CAROLINE ANTUNES DE SOUZA
  • VALIDAÇÃO DO MODELO MATEMÁTICO DE HOLLOMON-JAFFE PARA

    REVENIMENTO UTILIZANDO OS AÇO ABNT 1524M, ABNT 4140 E ABNT H13


  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DOS SANTOS
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • JOSÉ RUBENS GONÇALVES CARNEIRO
  • LEONARDO NEVES
  • Data: 01/07/2022
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  • Os aços ABNT 1524M e ABNT 4140 são aços ligados e com baixo teor de carbono, seus principais elementos de liga são: Mn para ABNT 1524M, Cr e Mo para ABNT 4140, estes elementos de liga concedem à estes aços alta temperabilidade. Já o aço ABNT H13 é um aço ferramenta, com médio teor de carbono e elevada concentração de Cr, por isso possui elevada temperabilidade, e apresenta como característica o fenômeno do “endurecimento secundário”. Por serem aços de fácil usinagem, eles são utilizados para fabricação de produtos onde é necessária a combinação de boa resistência mecânica, elevada soldabilidade e conformabilidade. A elaboração e validação de modelos matemáticos para tratamentos térmicos é de grande importância para o desenvolvimento de novas metodologias de produção industrial. Considerando a ampla utilização industrial de aços temperados e revenidos, torna-se necessária a validação, e ocasionais correções, nos modelos matemáticos para revenimento existentes, afim de tornar os processos mais rápidos, baratos e eficientes. O presente trabalho tem como objetivo modelar as curvas de revenimento dos aços ABNT 1524M, ABNT 4140 e ABNT H13 utilizando o parâmetro de Hollomon-Jaffe para revenimento.  Para a este trabalho foram utilizadas barras dos três aços. A análise química dos aços foi feita pela técnica de fluorescência de raios-X. As análises metalográficas foram realizadas por microscopia óptica e MEV. Em seguida foram realizados os tratamentos térmicos de têmpera e revenimento, em faixas de temperatura que variam de 100 a 700°C, e tempos entre 15min e 4h. Foram realizados ensaios de dureza, utilizando a escala HRC. Por fim relizou-se a modelagem matemática das curvas de revenimento, baseadas no modelo proposto por Wan, Xiong e Suo (2005) utilizando o parâmetro de Hollomon-Jaffe. Verificou-se que após a têmpera houve aumento na dureza dos aços estudados, e após o revenimento houve uma redução considerável da dureza. Nas faixas de 450 a 550 °C o aço ABNT H13 apresentou ganho de dureza devido ao fenômeno do endurecimento secundário. Em relação ao modelo matemático proposto verificou-se que ele é válido para os aços ABNT 1524M e ABNT 4140, porém a constante C do parâmetro de Hollomon-Jaffe não pode ser considerada como 20, uma vez que o valor da constante varia de acordo com a faixa de temperatura. Já para o aço ABNT H13 o modelo matemático em questão não é válido, pois este apresenta endurecimento secundário.


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  • ABNT 1524M and ABNT 4140 are a low carbon alloy steel, whose main alloying element are: manganese for ABNT 1524M, Cr and Mo for ABNT 4140. These elements grant theses steels high hardenability. ABNT H13 is a hot-work tool steel, with a medium carbon content and high concentration of Cr in its composition, granting it high hardenability, another of its characteristics is the “secondary hardening” phenomenon.  Because they are easily machined steels, they are used to manufacture forged products, where the combination of high mechanical resistance, weldability and conformability are necessary. The formulation and validation of the mathematical models for thermal treatments is of great importance for the development of new industrial production methodologies. Considering the large industrial use of quenched and tempered steels, validation and occasional corrections for the existing tempering mathematical models are required, in order to make processes quicker, cheaper and more efficient. This paper aims at modeling the tempering curves of the steels ABNT 1524M, ABNT 4140 and ABNT H13 employing Hollomon-Jaffe tempering parameters. To implement these experiments ABNT 1524M, ABNT 4140 and ABNT H13 steel bars were used. X-ray fluorescence technique was applied for the chemical analysis. Metallographic analysis was executed by optical and scanning electron microscopy, followed by quenching and tempering heat treatments. The tempering was performed in temperatures varying between 100 and 700°C, and periods from 15min to 4h. Hardness tests took place using HRC scale. In conclusion, mathematical modeling of the tempering curves was performed, based on the model proposed by Wan, Xiong and Suo (2005) using the Hollomon-Jaffe parameter. It was found that after the quenching treatment hardness rose in the studied steels, and after the tempering, hardness decreased substantially. Between 450 and 550°C ABNT H13 steel had a hardness increase due to secondary hardness phenomenon. Regarding the proposed mathematical model, it was found that it is valid for ABNT 1524M and ABNT4140 steels, but that we cannot consider the value 20 for C constant of Hollomon-Jaffe, once it varies according to temperature ranges. Due to the secondary hardness in ABNT H13 steel, this mathematical model was not suitable for it.

     

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  • DEVANS GOMES ROCHA
  • Modelo matemático e estatístico para o mapeamento do volume morto no interior do distribuidor de lingotamento contínuo

  • Orientador : LEONARDO NEVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO NEVES
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • ANDRE GUIMARAES FERREIRA
  • Data: 04/07/2022
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  • O estudo do escoamento multifásico está presente no processamento de um dos materiais mais utilizados no mundo, o aço. Na aciaria, o processamento do aço ocorre em algumas etapas dentro dos modelos siderúrgicos, desde o refino primário, passando pelo refino secundário até o lingotamento contínuo ou lingotamento convencional, compostos por equipamentos denominados reatores. O estudo dos reatores de refino do aço para o controle da qualidade superficial e interna do produto, é um dos interesses na siderurgia, a fim de garantir a qualidade do aço e aumentar a produtividade. No processo de lingotamento contínuo, na aciaria, um dos equipamentos é o distribuidor. Nos primeiros processos de lingotamento contínuo, o distribuidor tinha apenas a função de reservatório do aço líquido, entre a panela e o molde, onde ele distribuía o aço entre os veios e para se ter um melhor controle operacional, podendo se desenvolver modelos matemáticos e físicos. Após grande desenvolvimento na indústria siderúrgica, o distribuidor passou a exercer outras funções além da distribuição do aço, como a melhoria na limpidez do aço. Um dos mecanismos utilizados para que haja essa melhoria no distribuidor, é o difusor de argônio. Este mecanismo ocorre através de uma cortina de gás inerte com capacidade de flotação de inclusões, de classificações endógenas e/ou exógenas. Essa injeção de gás gerou uma necessidade de modelar o reator distribuidor como multifásico. E além da injeção de gás, precisou-se entender o comportamento da escória para com o aço líquido, podendo haver uma fase da mistura aço/escória. Alguns pontos podem ser discutidos nos modelos matemáticos multifásicos de escoamento, como a definição dos perfis de velocidade para caracterizar um volume morto ou estagnado, e modelos algébricos para simular a remoção de inclusões, como alumina e sílica dentro do aço. Um modo de baixo custo para as indústrias estudarem as variáveis de processos e geometrias de um reator é a modelagem matemática computacional.  A Fluidodinâmica Computacional ou CFD (Computational Fluid Dynamics), é a área do conhecimento que trata da simulação numérica de escoamentos de fluidos, transferência de massa. O presente trabalho utilizará a modelagem matemático computacional para simular um modelo físico de um distribuidor, instalado na empresa USIMINAS, de modo a propor uma definição da caracterização de volume estagnado ou “morto”, e verificar a assertividade, através de validação com os dados do modelo físico, através das técnicas da Fluidodinâmica Computacional.


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  • The study of multiphase flow is present in the processing of one of the most used materials in the world, steel. In the melt shop, steel processing occurs in some stages within the steelmaking models, from primary refining, through secondary refining to continuous casting or conventional casting, composed of equipment called reactors. The study of steel refining reactors to control the surface and internal quality of the final product, is one of the interests in the steel industry, in order to guarantee the quality of the steel and increase productivity. In the continuous casting process, in the melt shop, one of the equipment is the tundish. In the first continuous casting processes, the tundish had only the function of reservoir of liquid steel, between the pan and the mold, where he distributed the steel between the veins and to have a better operational control, being able to develop mathematical and physical models. After great development in the steel industry, the tundish started to perform other functions besides the steel distribution, such as the improvement in the steel's clarity. One of the mechanisms used for this improvement in the tundish is the argon diffuser. This mechanism occurs through an inert gas curtain with the ability to float inclusions, endogenous and / or exogenous classifications. This gas injection generated a need to model the tundish reactor as multiphase. In addition to the gas injection, it was necessary to understand the behavior of the slag towards liquid steel, and there may be a phase of the steel / slag mixture. Some points can be discussed in multiphase flow mathematical models, such as the definition of velocity profiles to characterize a dead or stagnant volume, and algebraic models to simulate the removal of inclusions, such as alumina and silica within the steel. A low-cost way for industries to study a reactor's process and geometry variables is computational mathematical modeling. Computational Fluid Dynamics or CFD; is the area of knowledge that deals with the numerical simulation of fluid flows, mass transfer. The present work will use computational mathematical modeling to simulate a physical model of a tundish, installed in the company USIMINAS, in order to propose a definition of the characterization of stagnant or “dead” volume, and verify the assertiveness, through validation with the data of the physical model, using Computational Fluid Dynamics techniques.

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  • ISABELLA TEIXEIRA REZENDE
  • ESTUDO DA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DO AÇO ASTM 304 E ASTM 439, EM SOLUÇÃO DE 3,5% DE NACL COM DIFERENTES NÍVEIS DE REDUÇÃO DE ESPESSURA NO PROCESSO DE LAMINAÇÃO A FRIO

  • Orientador : MARCELLO ROSA DUMONT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • WILIAN DA SILVA LABIAPARI
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • Data: 05/07/2022
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  • Os aços inoxidáveis são aços comerciais bastante utilizados devido à sua alta resistência à corrosão e propriedades mecânicas. Diversos estudos têm demostrado que o trabalho a frio em aços inoxidáveis induz a transformação da austenita em martensita e assim provocaram alterações na resistência à corrosão. Neste trabalho foram utilizadas amostras de aço inoxidável ASTM AISI 304 e ASTM AISI 439 com 3 mm de espessura. As chapas foram conformadas por laminação a frio, sem recozimento, com redução final de espessura de 10 % até 50 %. As amostras foram caracterizadas por meio de ensaio de microdureza Vickers, ensaio metalográfico, difração de raios-x e polarização potenciodinâmica em solução de NaCl 3,5 %. A formação da fase martensita α’ induzida pela deformação foi observada nas amostras AISI 304, acompanhado pelo aumento da dureza, que aumentaram à medida que trabalho a fio aumentou. Para o AISI 439 apenas a fase ferrita foi observada, com possível formação de carbonetos. Nos ensaios de polarização potenciodinâmica não foi percebida uma variação relevante na resistência a corrosão das amostras analisadas à medida que a deformação a frio aumentou, apresentando uma resistência a corrosão similar em todos as amostras. A formação da martensita nessas condições de deformação impostas não gerou variação nos parâmetros eletroquímicos estudados. Por outro lado, uma menor densidade de corrente foi requerida na formação da camada passiva, sugerindo uma maior resistência à corrosão nas amostras menos deformadas. Comparativamente o AISI 304 e o AISI 439 tal como recebido e com redução de 50% de espessura, o AISI 304 apresentou uma resistência a corrosão superior que o AISI 439.


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  • Stainless steel are commercial steels widely used due to their high corrosion resistance and mechanical properties. Several studies have been demonstrated the deformation-induced transformation of martensite on stainless steels and thus cause changes on the corrosion resistance. On this work samples of ASTM AISI 304 and ASTM AISI 439 stainless steel of 3 mm of thickness were used. The plates were formed by cold-rolling, without annealing, with a thickness reduction from 10% to 50%. The samples were characterized by Vickers micro-hardness, metallographic test, X-ray diffraction and potentiodynamic polarization under 3.5% NaCl solution. The deformation-induced transformation of a’-martensite was observed on AISI 304 samples, followed by hardness increase, in function of thickness reduction. For AISI 439 samples only ferrite phase was observed with probable precipitation of carbides. In the potentiodynamic polarization tests, a relevant variation in the corrosion resistance of AISI 304 was not noticed as the cold deformation increased, presenting a similar corrosion resistance in all samples. The formation of martensite under these imposed strain conditions did not generate variation in the electrochemical parameters studied. On the other hand, a lower current density was required in the passive layer formation, suggesting a greater resistance to corrosion in the less deformed samples. Compared to AISI 304 and AISI 439 as-received and with a 50% of thickness reduction, AISI 304 showed a superior corrosion resistance than AISI 439.

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  • EDUARDO CÉSARO VIEIRA E SILVEIRA
  • Estudo da viabilidade técnica do uso da escória de alumínio para obtençção de compostos cerâmicos

  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 08/07/2022
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  • Esta pesquisa tem como objetivo, estudar a viabilidade da aplicação do resíduo gerado no processo de fundição de sucata de alumínio, conhecido como borra, como matéria prima na produção de materiais geopoliméricos, pois estudos prévios indicam que o rejeito de alumínio possui relevantes teores de alumina e sílica. Este resíduo é um material tóxico, sendo então descartado em aterros apropriados, para evitar danos ao meio ambiente, o que leva a importância de se dar novas aplicações a esse rejeito. Os geopolímeros são materiais obtidos por ativação alcalina de aluminossilicatos e tem diversas aplicações, podendo ser utilizados em substituição ao cimento Portland, podem também ser aplicados na indústria, o qual é utilizado como isolante térmicos, por exemplo. Os geopolímeros possuem grande potencial sustentável, podendo ter suas matrizes produzidas com até 100% de resíduos contendo SiO2 e Al2O3. O rejeito, após ser retirado do forno a cadinho será moído, peneirado, e caracterizado por Difração de Raios X, para nalisar as fases cristalinas presente, Fluorescência de Raios X, para analisar a sua composição química, e também será analidado por Microscopia Eletrônica de varredura (MEV), para estudar a topografia e a microestrutura da borra. Como fonte de sílica será utilizada o metacaulim. O pó de carbono será acrescentado como agregado para conferir resistência mecância ao material. Para melhorar o desempenho do geopolímero como isolante térmico, será colocado na mistura o pó de alumínio, que atua como agente formador de poros. Será feita uma avaliação do desempenho do pó de carbono e do seu teor ideal para melhorar a resistência mecânica do geopolímero, o teor do pó de alumínio também será avaliado. Será estudada a temperatura de cura dos materiais, as temperaturas analisadas serão de 40,60 e 70°C. Os ativadores alcalinos utilizados na geopolimerização são o hidróxido de sódio (NAOH) e o silciato de sódio (Na2SiO3). Algumas amostras de geopolímeros formados sofrerão tratamento térmico na temperatura de 1000°C, estas amostras serão caracterizadas por Difração de Raio X para analisar os efeitos do tratamento térmico na possível formação de novas fases cristalinas. As amostras dos geopolímeros passarão por ensaios de flexão e dureza, para avaliar o comportamento mecânico do material. As matrizes geopoliméricas também serão submetidas a ensaios de condutividade térmica, análise termogravimétrica e ensaios de adsorção pelo método BET (Brauner, Emmett, Teller) para avaliação da porosidade. Desta forma será possível indicar aplicações para o rejeito, o que poderá reduzir os impactos ambientais geradosd por fundições de alumínio, o o rejeito ganhará potencial econômico e a sociedade terá uma opção de um produto mais barato, funcional e sustentável.


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  • This research aims to study the feasibility of applying the residue generated in the foundry process of aluminum scrap, known as sludge, as raw material in the production of geopolymeric materials, because previous studies indicate that the reject of Aluminum has relevant alumina and silica content. This residue is a toxic material, so it is necessary to be disposed of in appropriate landfills to avoid damage to the environment, which leads to the importance of giving new applications to this reject. Geopolymers are materials obtained by alkaline activation of aluminosilicates and have several applications, and can be used in substitution to Portland cement, may also be applied in the industry, which is used as thermal insulator, for Example. The geopolymers have great sustainable potential and can have their matrices produced with up to 100% of residues containing SiO2 and Al2O3. The Reject, after being removed from the furnace The Crucible will be grinded, sifted, and characterized by X-ray diffraction, to analyze the crystalline phases present, X-ray fluorescence, to analyze its chemical composition, and will also be analyzed by microscopy Scanning electron (SEM), to study the topography and microstructure of the aluminum dross. As a source of silica, Metacaulim will be used. The carbon powder will be added as aggregate to confer mechanical resistance to the material. To improve the performance of the Geopolymer as thermal insulator, will be placed in the mixture the aluminum powder, which acts as a pore forming agent. An evaluation of the performance of the carbon powder and its ideal content to improve the mechanical strength of the Geopolymer, the content of the aluminum powder will also be evaluated. The curing temperature of the materials will be studied, the temperatures analyzed will be 40, 60 and 70 ° C. The alkaline activators used in geopolymerization are sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SiO3). Some samples of the formed Geopolymers will undergo heat treatment at the temperature of 1000 º C, these samples shall be characterized by X ray diffraction to analyze the effects of heat treatment on the possible formation of new crystalline phases. The Geopolymer samples will undergo bending and hardness tests to evaluate the mechanical behavior of the material. The geopolymeric matrices will also undergo thermal conductivity tests, thermogravimetric analysis and adsorption assays using the BET method (Brauner, Emmett, Teller) for porosity evaluation. In this way it will be possible to indicate applications for the reject, which can reduce the environmental impacts generated by aluminum foundries, the reject gains economic potential and the society will have a cheaper, functional and sustainable product option. 

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  • HELBERT STÉFANO GOULART FRANCISCO
  • ESTUDO DA EVOLUÇÃO DO ENCRUAMENTO DO AÇO AISI 430 APÓS DIFERENTES TRAJETÓRIAS DE DEFORMAÇÃO

  • Orientador : WELLINGTON LOPES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE GUIMARAES FERREIRA
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • WELLINGTON LOPES
  • Data: 22/07/2022
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  • A estampagem é um processo de conformação mecânica capaz de gerar uma variada gama de produtos, desde artefatos utilizados como suporte de máquinas assim como produtos do setor automotivo. Neste contexto, o estudo do encruamento é essencial para prever não só o limite de deformação plástica que um determinado material pode suportar até a fratura como também para auxiliar no entendimento de diversos fenômenos metalúrgicos, além de auxiliar no estudo de diferentes tipos de defeitos em produtos metálicos. Considerando essa abordagem, este trabalho pretende realizar o estudo da evolução do encruamento de dois aços inoxidáveis ferríticos AISI 430, classificados como tipos A e F, com diferença básica quanto ao teor do Nb dos mesmos para dois estados iniciais: como recebido e recozido a 850°C com tempo de encharque variando de 40 a 60 minutos após mudanças na trajetória de deformação, assim como em amostras retiradas de um produto estampado. Para tanto serão realizadas caracterizações mecânica e estrutural com uso das técnicas de ensaios de tração, cisalhamento, microdureza Vickers, microscopias óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), além da difração de raios X (DRX). As mudanças na trajetória de deformação serão efetuadas mediante a execução de rotas de carregamento compostas por tração/cisalhamento com pré-deformação em tração de 30% e 50% do valor do alongamento dos aços AISI 430 e rotas do tipo Bauschinger, sendo estas compostas por cisalhamento direto/cisalhamento reverso/cisalhamento direto, para duas amplitudes de deformação efetiva: 9% e 18%. Por fim, corpos de prova de cisalhamento serão retirados de diferentes regiões de um produto estampado para investigar a evolução do encruamento dos aços AISI 430. Após a conclusão dos experimentos espera-se definir a relação entre a evolução do encruamento com o respectivo comportamento mecânico dos aços inoxidáveis ferríticos.


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  • The stamping is a mechanical forming process used for generating a wide range of products, from artifacts used as machine support as well as automotive products. In this context, the study of the work hardening is essential to predict not only the limit of plastic deformation up to the fracture, but also to understand various metallurgical phenomena and to assist the study of different types of metallic product defects. Considering this approach, this paper will study the work hardening evolution of two AISI 430 ferritic stainless steels, classified as types A and F, with basic difference in Nb content for two initial states: as received and annealed at 850°C with annealing time of 40 and 60 minutes after changes in the strain path and also in specimens taken from a stamped product. This manner, mechanical and microstructural analyses will be performed using tensile test, shear test, Vickers microhardness, optical microscopy (MO) and scanning electron microscopy (SEM) techniques and by X-ray diffraction (XRD). The changes in the strain path will be made by tensile/shear loading routes with tensile pre-deformation of 30% and 50% of the uniform elongation value of AISI 430 steels. Bauschinger type routes also will be made using direct shear/reverse shear/direct shear, for two effective strain values: 9% and 18%. Finally, shear specimens will be taken from different regions of a stamped product in order to investigate the work hardening evolution of AISI 430 steels. After the conclusion of the experiments it is expected to define the relationship between work hardening and mechanical behavior of the ferritic stainless steels.

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  • MARIANA PIRES
  • ESTÉRIL DE FOSFATADO NA PRODUÇÃO DE LADRILHO HIDRÁULICO

  • Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • DOMINGOS SAVIO DE RESENDE
  • FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
  • SOFIA ARAÚJO LIMA BESSA
  • Data: 13/09/2022
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  • Uma das principais preocupações da indústria da mineração é a grande quantidade de resíduos gerados na extração e no processamento mineral. Além de causar impactos ao meio ambiente estes passivos ambientais ocupam extensas áreas e podem levar a problemas na sua disposição. O aproveitamento de tais resíduos na construção civil tem se mostrado promissor por meio de diversas pesquisas. Este trabalho propõe a incorporação de estéril proveniente de uma mina de fosfato na produção de ladrilhos hidráulicos em substituição parcial ao cimento Portland. O estéril foi caracterizado por meio de ensaios de análise granulométrica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG) e avaliação de atividade pozolânica. Os ladrilhos hidráulicos foram desenvolvidos com substituição do cimento pelo estéril no teor de 25%. As peças foram produzidas com o estéril sem tratamento térmico e tratados nas temperaturas de 400°C e 600°C. Os ladrilhos foram avaliados em função de alguns parâmetros como análise visual e dimensional, absorção de água, ataque ácido e resistência mecânica. Como resultado do trabalho foi possível obter ladrilhos hidráulicos pigmentados pela utilização do estéril com consumo de cimento Portland reduzido, resistência mecânica satisfatória e esteticamente adequados.


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  • One of the main concerns of the mining industry is the large amount of waste generated in mineral extraction and processing. In addition to causing impacts on the environment, these environmental liabilities occupy large areas and can cause problems in their disposal. The use of such residues in civil construction has been promising through several researches. This dissertation seeks to incorporate sterile from phosphate mine in the production of hydraulic tiles in partial replacement to Portland cement. The waste was characterized by means of granulometric analysis tests, scanning electron microscopy (SEM), X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG) and evaluation of pozzolanic activity. The hydraulic tiles was produced by replacing cement with waste in the content of 25%. The pieces were produced with the waste without calcining and calcined at temperatures of 400°C and 600°C. The tiles were evaluated according to some parameters such as visual and dimensional analysis, water absorption, color uniformity and mechanical resistance. As a result of the work, it was possible to obtain pigmented hydraulic tiles by using the waste with reduced Portland cement consumption, satisfactory strength and aesthetically appropriate.

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  • EZEQUIEL BRENO RODRIGUES REIS
  • Estudo da viabilidade da substituição do agregado miúdo comercial por chamote de porcelanato na produção de argamassas de assentamento.

  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 30/09/2022
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  • A indústria de Construção Civil é um dos maiores e mais ativos setores econômicos no Brasil. Dentre suas diversas ramificações, a indústria de revestimentos cerâmicos é considerada uma das mais importantes do país, sua  produção foi de 872 milhões de metros quadrados no ano de 2018, colocando o Brasil como o terceiro produtor do mundo, atrás somente da China e da Índia. Dentre os revestimentos cerâmicos fabricados no Brasil, o porcelanato ocupa posição de destaque no mercado brasileiro, desta forma grandes quantidades de resíduos sólidos são geradas. Durante o seu processo de fabricação, na etapa de pós-queima, é gerado um resíduo chamado chamote. O volume deste resíduo está em torno de 3,0% da produção nacional de revestimentos cerâmicos e o seu descarte final é realizado em aterros sanitários. Várias pesquisas têm sido realizadas com o objetivo de propor a reciclagem deste resíduo por meio de uma reutilização sustentável. Este trabalho propõe a reutilização do chamote de porcelanato como agregado para a produção de argamassas de assentamento.


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  • The Civil Construction industry is one of the largest and most active economic sectors in Brazil. 
    Among its various branches, the ceramic tile industry is considered one of the most important in the country, its production was 872 million square meters in 2018, placing Brazil as the third producer in the world, behind only China and India .
    Among the ceramic tiles manufactured in Brazil, porcelain tile occupies a prominent position in the Brazilian market, in this way large amounts of solid waste are generated. During its manufacturing process, in the post-burning stage, a residue called chamote is generated.
    The volume of this waste is around 3.0% of the national production of ceramic tiles and its final disposal is carried out in sanitary landfills.
    Several researches have been carried out with the objective of proposing the recycling of this residue through a sustainable reuse.
    This work proposes the reuse of porcelain tile as an aggregate for the production of laying mortars.


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  • THIELY LAGE SOUZA
  • OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS DE EPÓXI/FIBRA DE VIDRO (50:50) REFORÇADOS COM GRAFENO PARA UTILIZAÇÃO COMO VERGALHÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MATEUS JUSTINO DA SILVA
  • Data: 28/10/2022
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  • A literatura vem demonstrando que recentes desenvolvimentos de novos nanocompósitos podem exibir aprimoramentos com vantagens comparativas nas propriedades mecânicas, térmicas e/ou triboquímicas, lhes conferindo viabilidade técnica e econômica, para usos na indústria da construção civil. Uma das aplicações potenciais seria a otimização microestrutural e físico-químicas dos compósitos de matriz polimérica epóxi reforçados com fibra de vidro para confecção de vergalhões de GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) e/ou, em especial, nos nanocompósitos desta mesma matriz reforçados com nanotubos e/ou grafenos. Ademais o aço seja hoje um dos materiais mais utilizados na construção civil, possuindo um desempenho mecânico muito satisfatório, no entanto, apresenta como principal desvantagem sua susceptibilidade a corrosão/erosão, afetando a sua integridade estrutural reduzindo a vida útil em serviço ou durabilidade do concreto armado, principalmente pelo acúmulo de umidade, água do mar ou por fenômenos como chuvas ácidas. Assim, a combinação desse tipo de nanocompósito utilizando fibra de vidro e grafeno podem representar um aumento considerável em suas propriedades. Neste trabalho foram confeccionados corpos de prova de vergalhões GFRP a partir de 5 composições distintas: 2 compósitos de matriz epóxi/fibras de vidro 50:50 m/m com fibras orientada (rover) e o outra com fibras picada (FVP), e 3 outras variações nanocompósitos de grafeno (com 0,30%, 0,50% e 0,70% m/m). Foi projetado e construído um molde em alumínio (liga Al5083) para a moldagem por transferência da resina para obtenção e otimização do processamento destas amostras de compósitos e nanocompósitos. Foram na sequência realizadas caracterizações físico-químicas e avaliadas as propriedades mecânicas, triboquimicas e térmicas de corpos de prova (CPs) dos vergalhões de GFRP confeccionados. Por meio das microanálises obtidas na microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de análises química por espectroscopia de raios-X por energia dispersiva (EDS) foi possível obter a porcentagem de carbono, a dispersão e distribuição das fibras de vidro e das nanoplacas de grafeno, bem como avaliar a morfologia dos compósitos. Nas amostras dos vergalhões de GFRP foram realizados ensaios térmicos (DSC, TGA, ensaio de difusividade térmica por meio do método flash laser), mecânicos (flexão em 3 pontos e impacto) e de degradação salina para avaliação do tipo de desgaste triboquímico dos nanocompósitos com o objetivo de comparações dessas propriedades entre eles e também em relação aos vergalhões metálicos (CA50). A avaliação dos nanocompósitos com MEV/EDS mostrou um ligeiro aumento de carbono à medida que a concentração de grafeno aumenta nas amostras, confirmando a presença do grafeno adicionado durante o processamento dos CPs. Os valores obtidos para a resistência à flexão em 3 pontos mostraram que houve variação significativa desta propriedade para os diferentes compósitos, para a amostra G05 (0,5% de grafeno), o valor da resistência na flexão teve ganho de 41,1% em relação a amostra Rover (0% de grafeno), atingindo (80,8±1,0) MPa. Também os valores obtidos nos ensaios de impacto mostraram que a adição de grafeno no compósito também promoveu uma elevação significativa da resistência ao impacto em comparação a amostra Rover compósito tradicional, tendo a amostra G07 apresentado um aumento na resistência ao impacto de 43,5% em relação à amostra Rover. Os resultados compilados indicam que os nanocompósitos com grafenos para vergalhões GFRP possuem inúmeras vantagens competitivas em relação aos vergalhões de aço, podendo ser uma opção futura para trade-off em construções e.g. em ambientes maritimos.


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  • The literature has shown that recent developments of new nanocomposites can show improvements with comparative advantages in mechanical, thermal and/or tribochemical properties, giving them technical and economic feasibility for use in the civil construction industry. One of the potential applications would be the microstructural and physicochemical optimization of epoxy polymer matrix composites reinforced with glass fiber for making GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) rebars and/or, in particular, in nanocomposites of this same matrix reinforced with nanotubes and/or graphenes. In addition, steel is today one of the most used materials in civil construction, having a very satisfactory mechanical performance, however, its main disadvantage is its susceptibility to corrosion/erosion, affecting its structural integrity, reducing the useful life in service or durability of concrete reinforced, mainly by the accumulation of humidity, sea water or by phenomena such as acid rain. Thus, the combination of this type of nanocomposite using fiberglass and graphene can represent a considerable increase in its properties. In this work, specimens of GFRP rebar were made from 5 different compositions: 2 composites of epoxy matrix/glass fibers 50:50 m/m with oriented fibers (rover) and the other with chopped fibers (FVP), and 3 other variations graphene nanocomposites (with 0.30%, 0.50% and 0.70% w/w). An aluminum mold (Al5083 alloy) was designed and built for resin transfer molding to obtain and optimize the processing of these composite and nanocomposite samples. Subsequently, physicochemical characterizations were carried out and the mechanical, tribochemical and thermal properties of specimens (CPs) of the GFRP rebars were evaluated. Through the microanalyses obtained in scanning electron microscopy (SEM) and chemical analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) it was possible to obtain the percentage of carbon, the dispersion and distribution of glass fibers and graphene nanoplates, as well as evaluating the morphology of the composites. Thermal (DSC, TGA, thermal diffusivity test using the flash laser method), mechanical (3-point bending and impact) and saline degradation tests were carried out on the GFRP rebar samples to evaluate the type of tribochemical wear of the nanocomposites with the objective of comparisons of these properties between them and also in relation to metallic rebars (CA50). The evaluation of the nanocomposites with SEM/EDS showed a slight increase in carbon as the graphene concentration increases in the samples, confirming the presence of graphene added during the processing of the CPs. The values obtained for the flexural strength at 3 points showed that there was a significant variation of this property for the different composites, for the sample G05 (0.5% graphene), the flexural strength value had a gain of 41.1% in compared to the Rover sample (0% graphene), reaching (80.8±1.0) MPa. In addition, the values obtained in the impact tests showed that the addition of graphene in the composite also promoted a significant increase in impact resistance compared to the traditional composite Rover sample, with the G07 sample showing an increase in impact resistance of 43.5% in compared to the Rover sample. The compiled results indicate that graphene nanocomposites for GFRP rebars have numerous competitive advantages over steel rebars, and may be a future option for trade-off in constructions in marine environments.

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  • ANDRÉ DE BARROS FERREIRA
  • Desenvolvimento e caracterização de filmes sanduíches de Poli (ácido lático-co-ácido glicólico) e Colágeno tipo I para uso oftalmológico como suporte em sistemas liberação de drogas

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • JOSÉ ALOÍSIO DIAS MASSOTE MOURÃO OLIVEIRA
  • KÁTIA MICHELLE FREITAS
  • NAYARA APARECIDA NERES DA SILVA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 28/10/2022
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  • Os tratamentos convencionais de doenças do segmento posterior do olho têm efeitos limitados em decorrência do transporte dos fármacos ao sítio de atuação. Para um melhor prognóstico há necessidade de tratamentos invasivos, que oferecem riscos à saúde ocular, e uma adesão criteriosa por parte dos pacientes ao tratamento tópico. Pesquisas ao redor do mundo tem buscado desenvolver biomateriais biodegradáveis com maior versatilidade de aplicações terapêuticas, que proporcionem melhores resultados, maior conforto e adesão. Dentre as aplicações desses biomateriais está o aprimoramento de sistemas de liberação controlada de drogas na cavidade vítrea. O poli (ácido lático-co-glicólico) – PLGA, já se mostrou como potencial suporte de liberação para um amplo espectro de drogas, atualmente e.g. o PLGA tem sua indicação preconizada na clínica médica como veículo de transporte de corticosteroides. O colágeno por sua vez, também é bastante consagrado no desenvolvimento de biomateriais, possuindo características hidrofóbicas e estruturais, que permitem aumentar ou reduzir o tempo de degradação, além de proporcionar um elemento de base para obtenção de filmes conjugados com o PLGA. As metodologias de processamento desses compósitos de PLGA/colágeno descritos na literatura, não apresentam performance biofuncional ideal, que o habilite para transporte de fármaco em tratamentos antiangiogênicos (anti-Vascular Endothelial Growth Factor ou anti-VEGF), bem como em sistema de liberação de drogas antiglaucomatosas nas dosagens ou prescrições terapêuticas. No presente trabalho, foi desenvolvida e descrita, uma nova metodologia de processamento e conformação, denominadas “Sanduiche” e “Rocambole” respectivamente, com base nas melhores práticas descritas na literatura. A partir da metodologia proposta foram desenvolvidos filmes na forma de blenda (PLGA/colágeno) constituída de 75%m/m de PLGA e 25% m/m de colágeno que possui uma degradação mais lenta, sendo o PLGA composto por 75% m/m PGA e 25% m/m PLA, incorporadas com fármacos antiangiogênico (Ácido Rosmarínico) e antiglaucomatoso (Brimonidina). Os filmes e blendas produzidas pela nova metodologia, foram caracterizadas pelos ensaios de Ângulo de Contato, Termogravimetria (TG e DTG), Difratograma de Raio X (DRX), Fluorescência de Raios X (FRX), Espectroscopia no infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV/EDS), e Ensaio de degradação. Os resultados obtidos mostraram que foi possível obter uma blenda conformada através de filme com deposição de colágeno e PLGA, em camadas, incorporadas com fármacos. A nova metodologia proporcionou uma redução no tempo de processamento e conformação de 85%, e uso de temperatura mais baixa (40°C), que os praticados pela literatura de referência. O processamento em sanduiche com sobreposição de soluções poliméricas, proporcionou a retirada de um conjugado polimérico PLGA/Colágeno em formato de filme medindo 40mm x 40mm. A conformação do conjugado em técnica de rocambole, permitiu a sobreposição cilíndrica das camadas sem uso de processo de compactação, mantendo uma morfologia porosa. A verificação de reprodutibilidade da metodologia apresentou um nível sigma 3,0 para 4,0, com abaixo índice de variação. As blendas produzidas apresentaram um caráter hidrofílico intermediário, compatível o uso como biomaterial bioabsorvível. As técnicas de caracterização não mostraram degradação ou mudança dos grupos funcionais relacionados com a temperatura de processamento. Os índices de cristalinidade das blendas com ácido rosmarínico e Brimonidina foram de 10,5% e 9,12% respectivamente tendo suas identidades cristalográficas associadas às blendas, sem evidências de alerações de segunda ordem nos arranjos cristalográficos. No ensaio de degradação as blendas tiveram a degradação total somente após 90 dias, sugerindo que a metodologia de processamento e conformação auxiliaram no controle de degradação. Através do FTIR observou-se que a incorporação das drogas conferiu à blenda a soma das identidades das matrizes dos espectros, sem que ocorresse a formação de novos compostaos. O aspecto morfológico da blenda apresentou uma estrutura heterogênea com formação de camadas de espessura de aproximadamente 8,3µm, além de poros e cavernas intercomunicantes. A morfologia das blendas com drogas sugeriu que houve incorporação pelo sistema matricial e reservatório. A metodologia proposta no presente trabalho, mostrou-se eficaz e promissora para transporte de drogas que necessitem liberação controlada.


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  • Conventional treatments for diseases of the posterior segment of the eye have limited effects due to the transport of drugs to the site of action. For a better prognosis, there is a need for invasive treatments, which pose risks to eye health, and careful adherence by patients to topical treatment. Research around the world has sought to develop biodegradable biomaterials with greater versatility for therapeutic applications, which provide better results, greater comfort and adherence. Among the applications of these biomaterials is the improvement of controlled drug delivery systems in the vitreous cavity. Poly (lactic-co-glycolic acid) - PLGA, has already shown itself as a potential release support for a wide spectrum of drugs, currently e.g. PLGA has its indication recommended in the medical clinic as a vehicle for the transport of corticosteroids. Collagen, well established in the development of biomaterials, has hydrophobic and structural characteristics, which allow to increase or reduce the degradation time, in addition to providing a good base element for PLGA films. The processing methodologies of these PLGA / collagen biomaterials described in the literature, do not present biofunctional performance, which enables it to transport drugs with anti-angiogenic function (anti-VEGF), in dosages or therapeutic prescriptions. In the present work, a new processing and conformation methodology was developed and described, called “Sanduiche” and “Rocambole”, respectively, based on the best practices described in the literature. From the proposed methodology, films were developed in the form of a blend (PLGA/collagen) consisting of 75% of PLGA and 25% of collagen that has a slower degradation, with PLGA composed of 75% PGA and 25% PLA, incorporated with antiangiogenic (Rosmarinic Acid) and antiglaucoma (Brimonidine) drugs. The films and blends produced by the new methodology were characterized by the Contact Angle, Thermogravimetry (TG and DTG), X-ray Diffractogram (DRX), X-ray Fluorescence (FRX), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) ), Scanning Electron Microscopy (SEM/EDS), and Degradation Assay. The results obtained showed that it was possible to obtain a blend formed through a film with collagen and PLGA deposition, in layers, incorporated with drugs. The new methodology provided an 85% reduction in processing and forming time, and the use of a lower temperature (40°C) than those practiced in the reference literature. The “sandwich” processing with overlapping polymeric solutions provided the removal of a PLGA/Collagen polymeric conjugate in film format measuring 40mm x 40mm. The conformation of the conjugate using the “rocambole” technique, allowed the cylindrical superimposition of the layers without the use of a compaction process, maintaining a porous morphology. The verification of the reproducibility of the methodology presented a sigma level from 3.0 to 4.0, with a lower variation index. The blends produced showed an intermediate hydrophilic character, compatible with the use as a bioabsorbable biomaterial. The characterization techniques did not show degradation or change of functional groups related to the processing temperature. The crystallinity indexes of blends with rosmarinic acid and brimonidine were 10.5% and 9.12% respectively, having their crystallographic identities associated to the blends, without evidence of second-order changes in the crystallographic arrangements. In the degradation test, the blends had total degradation only after 90 days, suggesting that the processing and conformation methodology helped in the degradation control. Through the FTIR, it was observed that the incorporation of the drugs gave the blend the sum of the identities of the spectra matrices, without the formation of new compounds. The morphological aspect of the blend showed a heterogeneous structure with the formation of layers with a thickness of approximately 8.3µm, in addition to intercommunicating pores and caves. The morphology of the drug blends suggested that there was incorporation by the matrix and reservoir system. The methodology proposed in the present work proved to be effective and promising for the transport of drugs that require controlled release.

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  • HENRIQUE GUSTAVO SANTOS
  • NITRETAÇÃO POR DESCARGAS ELÉTRICAS DO AÇO ABNT 4140 COM ADIÇÃO DE PÓ DE CARBETO DE SILÍCIO AO FLUIDO DIELÉTRICO EM DIFERENTES PROPORÇÕES

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • LEONARDO NEVES
  • Sinval Pedroso da Silva
  • Data: 30/11/2022
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  • A usinagem por descargas elétricas é um processo que vem sendo fortemente estudado por possibilitar que modificações superficiais sejam adquiridas ao mesmo tempo em que é feita a usinagem, integrando dois processos de fabricação em apenas um. Estudos anteriores já demonstraram que é possível aumentar a dureza superficial de uma peça quando usinada por descargas elétricas, utilizando uma solução aquosa de água deionizada e ureia como fluido dielétrico. O ganho de dureza ocorre em função da implantação de nitrogênio na camada superficial da peça, promovendo a formação de nitretos de ferro, que confere ao material maior resistência ao desgaste por deslizamento, por atrito e maior resistência à corrosão. Além de se utilizar água deionizada e ureia como fluido dielétrico, estudos mais recentes mostraram que a utilização de pós abrasivos misturados ao fluido pode melhorar o desempenho da usinagem. Desta forma, esta pesquisa objetiva investigar a influência da adição de pó de carbeto de silício (SiC) em diferentes proporções ao fluido dielétrico, formado por água deionizada e ureia, no processo de nitretação por descargas elétricas do aço ABNT 4140 utilizando cobre e grafita como eletrodo ferramenta.  Como critérios de avaliação do processo, técnicas de caracterização como microscopia óptica, difração de raios-X (DRX), microdureza Vickers e medição das rugosidades foram empregadas para atestar as análises e comparar os resultados obtidos da usinagem das amostras nas diferentes composições do fluido dielétrico. Além disso, foi investigado o desempenho da usinagem através dos principais parâmetros, como a taxa de remoção do material (TRM), desgaste do eletrodo (TD) e o desgaste volumétrico relativo (DVR). Através dos resultados obtidos, observou-se notável influência da adição do pó abrasivo ao fluido dielétrico, sendo evidenciado melhor desempenho de usinagem quando se utilizou pó de SiC na concentração de 30 g/l, no processo com eletrodo de cobree aumento de 156,4% na espessura da ZAC, quando se utilizou o SiC na concentração 30 g/l, na usinagem com eletrodo de grafita. Demais resultados encontram-se melhor detalhados ao longo do trabalho. 


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  • The nitriding process performed through machining by electrical discharges is a method that combines themachining of complex geometries parts to the ability to obtain thermochemical nitriding treatment on their surface. This study aims to evaluate the results of nitriding by electrical discharges on AISI 4140 steel, using as a dielectric fluid, a mix of deionized water with diluted pharmacological urea and the addition of silicon carbide powder to the fluid, in different proportions. Nitrogen, as the element to add surface hardness in steel, comes from the urea that is part of the dielectric fluid used in the process. A properly adapted penetration EDM machine was used to carry out the experiment. Twenty-five identical samples were prepared and machined by electrical discharges using a graphite electrode. The characterization of the sample was made via Vickers microhardness test, evaluationof surface roughness and optical microscopyand x-ray diffraction techniques. Additionally, the machining performance was evaluated in all sets of samples, with and without abrasive powder concentration variation. The results obtained show the formation of the nitrided layer in the steel with an increase of up to 110% in surface hardness in relation to the substrate, change in machining performance and reduction in surface roughness when abrasive powder is added to the dielectric fluid.

2021
Dissertações
1
  • EDUARDO DE CASTRO BARBALHO
  • EFEITOS DA ADIÇÃO DO SiC AO FLUIDO DIELÉTRICO NA CAMADA NITRETADA DO AÇO AISI 4140 APÓS NITRETAÇÃO POR PMEDM

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO DOS SANTOS
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • LUCAS PAGLIONI PATARO FARIA
  • Data: 26/02/2021
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  • Esta pesquisa apresenta os resultados obtidos na rugosidade e na morfologia das superfícies em amostras de aço AISI 4140, usinadas e nitretadas através da usinagem por descargas elétricas – EDM, sem e com adição de pós abrasivos carbeto de silício - SiC ao fluido dielétrico, composto de água deionizada misturada com ureia farmacológica, fonte de nitrogênio para a obtenção dos nitretos. O AISI 4140 é um aço cromo-molibdênio que possui características satisfatórias, empregado onde se deseja razoável resistência mecânica e boa resistência à fratura. Utilizou-se uma máquina de eletroerosão por penetração própria para usinagem de componentes com geometrias e detalhes superficiais complexos. Como eletrodo-ferramenta foram utilizados o cobre eletrolítico e a grafita. Programaram-se ações para que o jato do fluido dielétrico não incidisse diretamente entre as superfícies das amostras e as dos eletrodos com o objetivo de se estudar a influência dessa ação na rugosidade da superfície nitretada. A formação das camadas superficiais compostas por nitretos de ferro de alta dureza, enriquecidas por plasma eletrolítico rico em nitrogênio, do tipo FeN, Fe2N e Fe3N, foram detectadas com a técnica de DRX e essas foram avaliadas através da técnica MEV. Com a microscopia ótica mediu-se as espessuras dessas camadas obtendo um valor médio de 8,8 ± 1,2 μm pelo processo EDM e 12,3 ± 1,2 μm pelo processo PMEDM com SiC 600 mesh, ao longo de toda a superfície nas amostras usinadas com cobre eletrolítico. Através do método Vickers constatou-se microdureza média da camada nitretada de 598 ± 54 HV nas amostras usinadas com grafita. Mensurouse a rugosidade com o auxílio de rugosímetro e constatou-se que a rugosidade superficial Ra da face nitretada atingiu valores de 3,2 ± 0,3 μm, quando se empregou fluido dielétrico composto apenas por água deionizada e ureia farmacológica.


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  • This research presents the results obtained in the surface roughness of AISI 4140 steel samples, machined and
    nitrided by machining by electric discharges - EDM, with and without the addition of silicon carbide abrasive
    powders - SiC to the dielectric fluid, composed of deionized water mixed with pharmacological urea, a source
    of nitrogen for obtaining nitrides. AISI 4140 is a chrome-molybdenum steel that has satisfactory mechanical
    characteristics and is used where a reasonable combination of mechanical and fracture strengths is desired. A
    conventional sink EDM machine was used for machining components with complex geometries and surface
    details. As electrode tool was used electrolytic copper. Actions were programmed so that the dielectric fluid jet
    does not impact directly between the sample and the electrode surfaces in order to study the influence of this action on the nitrided surface roughness. The formation of surface layers composed of high hardness iron nitrides enriched by nitrogen rich electrolyte plasma were detected with XRD technique and these were evaluated by SEM technique. The thickness were measured with optical microscopy in a way that was possible to obtain an maximum value of 40 μm over the entire surface. The Vickers method showed a maximum hardness of the nitrided layer of 522 HV. The finish was measured with the aid of a portable stylustype profilometer and it was found that the surface roughness of the nitrided face that reached lower average levels, around 3,2 μm, was when dielectric fluid composed only of deionized water and pharmalogical urea was used.

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  • LEILA NÓBREGA SOUSA
  • Material álcali-ativado em sistema ternário com o uso de cinza de bagaço de cana-de-açúcar como precursor

  • Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • ANGELA DE MELLO FERREIRA
  • PAULO HENRIQUE RIBEIRO BORGES
  • SOFIA ARAÚJO LIMA BESSA
  • Data: 01/03/2021
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  • Embargo.


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  • Embargo

3
  • RAMON MARTINS DRUMOND
  • AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE FURAÇÃO EM LIGAS AL-MG-SI 6061-T6 UTILIZANDO BROCAS DE AÇO RÁPIDO AISI M-35 RETIFICADAS E REVESTIDAS COM DLC-DIAMOND-LIKE CARBON

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • LUIS HENRIQUE ANDRADE MAIA
  • PAULO SÉRGIO MARTINS
  • Data: 21/05/2021
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  • Abundante na crosta terrestre e possuidor de baixa densidade ao ser comparado a outros elementos metálicos, o alumínio tem por característica a obtenção de produtos de baixa massa. Por esse motivo, ele é uma opção que se faz cada vez mais presente em setores como o automotivo e o aeronáutico. Por outro lado, o fato de ser bastante dúctil, mesmo em temperatura ambiente, faz com que sua usinagem seja uma tarefa de maior complexidade, tendo em vista o aumento nas forças de usinagem decorrente de tal característica. Tal fenômeno tem por resultado direto o aumento nas temperaturas de usinagem e, consequentemente, uma maior chance da obtenção de um acabamento superficial pobre. A forma mais tradicional de se atuar sobre as altas temperaturas próprias dos processos de usinagem é por meio da utilização de fluido de corte. Porém, em função de questões ambientais e de saúde dos operadores, atualmente existe uma tendência de diminuição e até de supressão do uso de fluido de corte. Nesse contexto, uma alternativa é a utilização de ferramentas de corte recobertas por filmes finos. Um tipo de filme bastante utilizado é o Diamond-like Carbon – DLC, constituído de carbono amorfo e que une características como alta dureza e baixo coeficiente de atrito. Dessa forma, o DLC é então capaz de cumprir a função de lubrificação desempenhada pelo fluido de corte, além de conferir maior resistência à ferramenta, trazendo então uma maior produtividade, conforme preconizado nos dias de hoje. Para que o filme DLC apresente um bom desempenho, contudo, é fundamental que não sejam encontrados problemas relativos à sua adesão à superfície da ferramenta. Um dos aspectos que podem exercer papel fundamental nesse sentido é o acabamento superficial encontrado na ferramenta. O presente trabalho investigou o desempenho de brocas em aço rápido com acabamento superficial retificado e revestidas em DLC no processo de furação de uma liga Al 6061, que foi usinada sem fluido de corte. A execução seguiu o caminho da caracterização do aço rápido antes e após o recobrimento com filme DLC no que tange a acabamento superficial, coeficientes de atrito e desgaste, dureza, módulo de Young. Também foram realizadas avaliações da composição química do aço rápido e do revestimento DLC.


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  • The mechanical properties achieved by aluminum alloys such as formability, density and mechanical strength make them very present in sectors such as automotive and aeronautics. Their machining, although, constitutes a complex task, since, due to its high ductility, it is marked by high temperatures and, consequently, by a surface finish that tends to be poor. The common way to act at high machining temperatures is to use cutting fluid. However, due to environmental and health of the operators, alternatives to these products have been looked for. One of them is the use of cutting tools coated with thin films such as Diamond-like Carbon - DLC, which combines high hardness and low friction coefficient, and whose good performance is related to its adhesion to the tool surface. The present work investigated the performance of drills in high-speed steel with rectified surface finish and coated in DLC in the drilling process of an Al-Mg-Si 6061 T6 alloy, which was machined without cutting fluid. Its execution followed the path of material characterization and analysis of macro and microgeometric errors in the machined alloy. The analysis of the DLC coating made it possible to conclude that it was non-tetrahedral amorphous carbon, type a: C. The results obtained in the microabrasion wear test, showed a significant improvement in wear resistance from the use of the DLC film. After coating the samples, there was an average increase of 2.7% in the Ra parameter. The adhesion of the coating was classified as within acceptable limits. The results obtained in the analysis of the machined alloy were, to a large extent, uniform. Their analysis allowed to verify an increase in the tool life, which was capable of machining 1000 dry holes. Although, evidence of the adhesion of the machined material to its surface was verified.

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  • PLÍNIO FERNANDES BORGES SILVA
  • Confecção de componentes ativos de célula a combustível PEM a partir de compósito de óxido de grafeno e platina pelo processo de fotodeposição

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • ROSANA ZACARIAS DOMINGUES
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 01/06/2021
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  • As células de combustível estão sendo consideradas como a mais promissora fonte de energia do futuro, e reúne os requisitos necessários à preservação do meio ambiente, e às demandas de energia, sendo tidas hoje como fontes limpas, seguras e altamente eficientes no mundo moderno. Os avanços nas pesquisas realizadas nos últimos 40 anos tornaram as células a combustível competitivas e/ou viável para diversas aplicações. No Brasil, em razão do grande potencial hidroenergético e da tecnologia flex com o uso do etanol em automóveis, a utilização de células a combustível como sistema estacionário de geração de energia ou em veículos automotores, poderá ser extremamente viável devido a possibilidade de utilização concomitante com reforma catalítica do etanol para a produção do H2. Neste trabalho foi estudado a confecção de componentes ativos destas células (catalisadores Pt/C e sem platinoides) a partir de compósito de óxido de grafeno utilizados como suporte e impregnados com platina e um outro possível catalisador pelo processo de fotodeposição à radiação UV. Como etapa preliminar, foi estudado também a influência da exposição à radiação UV de dois óxidos de grafeno utilizados como suporte de catalisador em 3 diferentes pH de solução. Primeiramente, resultados das técnicas de caracterização MEV-EDS, DRX, FTIR, TGA e Raman comprovaram a capacidade de fotoredução de grupos funcionais oxigenados dos GOs submetidos a radiação UV, sendo o pH ácido o mais efetivo e consequentemente o escolhido para o processo de fotodeposição. Posteriormente, o processo de exposição a radiação UV foi utilizado para a obtenção do catalisador sendo as formulações compostas pelos 2 GOs testados previamente em combinação com o precursor de platina H2PtCl6. Por último, uma formulação de catalisador contendo os dois óxidos de grafeno, um atuando como suporte e outro como catalisador foi obtida pelo mesmo processo. Os resultados das caracterizações MEV-EDS, DRX e FRX confirmaram o sucesso do processo de fotodeposição e ensaios de voltametria cíclica confirmaram o potencial eletroquímico dos materiais obtidos.


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  • Fuel cells are being considered as the most promising source of energy of the future, it meets the necessary requirements for the preservation of the environment, and the demands of energy, had today as more clean, safe and highly efficient sources in the modern world. The advances in research carried out in the last 40 years have made fuel cells competitive and / or viable for several applications. In Brazil, due to the great hydroenergetic potential and flex technology with the use of ethanol in automobiles, the use of fuel cells as a stationary power generation system or in motor vehicles, may be extremely feasible due to the possibility of concomitant use with catalytic reform of ethanol for H2 production. In this work it was studied the manufacture of active components of these cells (Pt/C catalysts and without platinoids) from graphene oxide composite used as a support and impregnated with platinum and another possible catalyst by the process of photoposition to UV radiation. As a preliminary step, the influence of exposure to UV radiation from two graphene oxides used as a catalyst support at 3 different pH solutions was also studied. Firstly, results from the MEV-EDS, DRX, FTIR, TGA and Raman characterization techniques proved the photoreduction capacity of oxygenated functional groups of GOs submitted to UV radiation, with acid pH being the most effective and consequently the one chosen for the photodeposition process. Subsequently, the process of exposure to UV radiation was used to obtain the catalyst, the formulations being composed of the 2 GOs previously tested in combination with the platinum precursor H2PtCl6. Finally, a catalyst formulation containing the two graphene oxides, one acting as a support and the other as a catalyst was obtained by the same process. The results of the MEV-EDS, DRX and FRX characterizations confirmed the success of the photodeposition process and cyclic voltammetry tests confirmed the electrochemical potential of the materials obtained.

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  • ALEX RESENDE ALVES RODRIGUES
  • ANÁLISE DO COEFICIENTE DE RENDIMENTO DE ROTORES EÓLICOS RESIDENCIAIS FABRICADOS COM USO DE MATERIAIS POLIMÉRICOS

  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 24/06/2021
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  • Devido a grande demanda de métodos alternativos de produção de energia elétrica, meios para diminuir o custo de produtos que geram energia se faz necessário. Este trabalho tem o objetivo de estudar a viabilidade do uso de materiais poliméricos, de baixo custo produtivo, em rotores eólicos de pequeno porte, para utilização residencial. Para melhor entender as tipologias de rotores eólicos e aplicação de polímeros foi realizado uma extensa revisão bibliográfica sobre o assunto. Identificando assim as turbinas eólicas de eixo vertical, TEEV, de melhor eficiência, sendo 3 modelos testados por simulação dinâmica, evidenciando o modelo híbrido darrieus-savonius modificado como de maior eficiência, capacidade de entrar em movimento com baixa velocidade de ventos e geração de torque no eixo maximizado. Também foi considerado que o projeto fosse de fácil montagem e instalação. O estudo realizado em testes de simulação computacional pelo método de elementos finitos, MEF, para análise de esforços nos componente, considerando inicialmente o PETG como material base para levantamento de esforços, bem como para a validação matemática dos materiais poliméricos escolhidos. Após a definição dos materiais, PETG, uma análise dinâmica verificou-se necessária para a validação do rotor eólico em movimento pelo mesmo método de elementos finitos no SolidWorks®. De acordo com os resultados obtidos foi possível entender o melhor design para garantir a maior eficiência em baixas velocidades de ventos, quais propriedades influenciam a viabilidade do uso de materiais poliméricos em rotores eólicos, e de que forma, o comportamento é modificado no teste dinâmico.


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  • Due to the great demand for alternative methods of producing electricity, the means of reducing the cost of products may become necessary. This work has the objective to study the feasibility of using low cost productive polymer materials in small sized wind rotors for residential use. The rotor design features the introduction of motion with low wind velocity and torque on shaft maximized. It was also considered to be easy to assemble and install. In order to better understand the use of polymers in wind turbines, an extensive literature review was carried out on the subject. The study will be based on computational simulation tests by the finite element method, FEM, for the analysis of the performance in components, considering the aluminum 3004 as a base material for lifting of efforts, as for the fulfillment of a mathematical logic of the chosen polymeric materials . After the choice of materials, a dynamic analysis  is necessary for the validation of the wind rotor in movement by the finite element method in Ansys®. According to the results obtained it will be possible to understand which properties influence the feasibility of the use of polymeric materials in wind turbines, and in what way, the behavior is modified in the dynamic test . After the completed technical feasibility will be evaluated the construction of a prototype for analysis and empirical data collection.

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  • CAROLINA RIGHI ARAÚJO
  • Nanofibras de acetato de celulose com micropartículas de alginato para potencial aplicação como scaffolds na engenharia de tecidos.

  • Orientador : ALINE BRUNA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE BRUNA DA SILVA
  • JOAO PAULO FERREIRA SANTOS
  • DANIELLE MARRA DE FREITAS SILVA
  • PATRICIA SANTIAGO DE OLIVEIRA PATRICIO
  • Data: 25/06/2021
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  • Mantas de nanofibras de acetato de celulose (AC) possuem grande potencial para aplicação como scaffold, na Engenharia de Tecidos Muscular Esquelético, por combinar propriedades como elevada área superficial, elevada porosidade e interconexão entre os poros, além de apresentar as características de biodegradabilidade, boas propriedades mecânicas e hidrofilicidade. Entretanto, algumas limitações precisam ser superadas, dentre elas, a baixa infiltração celular no interior de mantas de nanofibras eletrofiadas e a composição química que favoreça a interação biomaterial/células para geração do tecido vivo. Dessa forma, esse projeto propôs a modificação da superfície das nanofibras poliméricas de AC com partículas de alginato, através da combinação das técnicas de eletrofiação e electrospray, com objetivo de criar uma superfície com características químicas mais similares à matriz extracelular natural (MEC). Os parâmetros de processo e as características das soluções para obtenção de nanofibras de AC e partículas de alginato foram estudados separadamente. Posteriormente, foram realizadas adaptações no equipamento de eletrofiação, para a produção de nanofibras e nanopartículas em um único processo, produzindo um material híbrido. A caracterização morfológica das nanoestruturas obtidas foi realizada por MEV, a caracterização química por FTIR, a propriedade térmica foi avaliada por TGA, a hidrofilicidade foi avaliada a partir do teste de inchamento em meio líquido. As NFAC produzidas, pela técnica de eletrofiação apresentaram uma estrutura morfológica no formato cilíndrico e alongado com diâmetros na ordem de grandeza em torno de 181 nm. As partículas de alginato reticuladas apresentaram dimensões variando entre 146 e 1418 nm. As mantas de NFAC recobertas com partículas de alginato reticuladas apresentam diâmetros na ordem de grandeza em torno de 218 nm, variando o diâmetro médio de 143 a 291 nm. Verifica-se que as mantas de NFAC/ALG-R apresentaram maior intumescimento em comparação com as NFAC puras, apresentando uma porcentagem de absorção de água na faixa de 250 a 450%. Isso é um efeito positivo no cultivo de alguns grupos celulares in vitro que necessitam de um material com carga para melhor adesão, crescimento e diferenciação celular.


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  • Cellulose acetate (CA) nanofiber blankets have great potential for application as a scaffold, in Skeletal Muscle Tissue Engineering, for combining properties such as high surface area, high porosity, and interconnection between pores, in addition to presenting good biodegradability characteristics mechanical properties, and hydrophilicity. However, some limitations need to be overcome, among them, the low cellular infiltration inside electrified nanofiber blankets and the chemical composition that favors the biomaterial/cells interaction for the generation of living tissue. Thus, this project proposed the modification of the surface of polymeric nanofibers of CA with alginate particles, through the combination of electrospinning and electrospray techniques, with the objective of creating a surface with chemical characteristics more like the extracellular matrix (ECM). The process parameters and the characteristics of the solutions for obtaining CA nanofibers and alginate particles were studied separately. Subsequently, adaptations were made to the electrospinning equipment to produce nanofibers and nanoparticles in a single process, producing a hybrid material. The morphological characterization of the nanostructures obtained was carried out by SEM, the chemical characterization by FTIR, the thermal property was evaluated by TGA, the hydrophilicity was evaluated from the swelling test in liquid medium. The CANF produced by the electrospinning technique presented a morphological structure in the cylindrical shape and elongated with diameters in the order of magnitude around 181 nm. The crosslinked alginate particles had dimensions varying between 146 and 1418 nm. The CANF blankets covered with crosslinked alginate particles have diameters in the order of magnitude around 218 nm, with an average diameter varying from 143 to 291 nm. It appears that the blankets of CANF/R-ALG showed greater swelling compared to pure CANF, presenting a percentage of water absorption in the range of 250 to 450%. This is a positive effect on the cultivation of some cell groups in vitro that require a material with charge for better cell adhesion, growth, and differentiation.

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  • AMANDA OLIVEIRA E SOUZA
  • INFLUÊNCIA DOS TRATAMENTOS TÉRMICOS DE RECOZIMENTO E DESESTABILIZAÇÃO NA RESISTÊNCIA AO DESGASTE DE UMA LIGA DE FERRO FUNDIDO BRANCO ALTO CROMO COM NIÓBIO

  • Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • TÂNIA NOGUEIRA FONSECA SOUZA
  • Data: 28/06/2021
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  • O grande desafio enfrentado pelas empresas é obter elevada produtividade com o mínimo custo. O desgaste abrasivo interfere significativamente na produção e nos custos das empresas, especialmente de mineradoras, provocando perda de componentes e equipamentos e resultando em um aumento do tempo ocioso de máquinas e dos custos de manutenção. O desenvolvimento de materiais resistentes ao desgaste abrasivo é o foco de muitas pesquisas. O ferro fundido branco alto cromo (FFBAC) tem sido amplamente utilizado, especialmente em rotores de bombas e placas de desgaste, devido às suas excelentes propriedades de resistência ao desgaste abrasivo. A adição de elementos de liga no FFBAC, como o nióbio, é utilizada com o objetivo de aprimorar as propriedades mecânicas e obter uma liga ainda mais resistente. O tratamento térmico de desestabilização é utilizado nas ligas de FFBAC com o objetivo de obter matrizes martensíticas de elevada dureza e resistência ao desgaste, sendo influenciado significativamente pelos parâmetros utilizados. O tratamento térmico de recozimento é utilizado para fins de usinagem do material e sua aplicação antes do tratamento térmico de desestabilização pode promover uma redução no tempo de desestabilização, devido à precipitação de carbonetos secundários. O presente trabalho constituiu na avaliação da influência de ambos os tratamentos térmicos na resistência ao desgaste abrasivo de uma liga FFBAC com nióbio. Foi verificada a presença de carbonetos NbC compactos que atuaram como barreiras de proteção para a matriz. O tratamento térmico de desestabilização possibilitou a transformação da matriz austenítica em martensítica, sendo que a aplicação do recozimento prévio intensificou a precipitação de carbonetos M7C3 e possibilitou a formação de um material com elevada dureza e resistência ao desgaste com apenas 0,5h de desestabilização, sendo que em materiais sem recozimento, a maior dureza apresentada foi com 3h de desestabilização. A variação do tempo de desestabilização entre amostras sem e com recozimento teve pouca influência na resistência ao desgaste do material, sendo que o fator determinante para obtenção de valores máximos foi a realização  prévia do tratamento térmico de recozimento.


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  • The great challenge faced by companies is to obtain high productivity with minimal cost. Abrasive wear significantly interferes with the production and costs of companies, especially mining companies, causing loss of components and equipment and resulting in an increase in downtime and maintenance costs. The development of materials resistant to abrasive wear is the focus of much research. White high chromium cast iron (FFBAC) has been widely used, especially in pump rotors and wear plates, due to its excellent abrasive wear resistance properties. The addition of alloy elements in FFBAC, such as niobium, is used in order to improve the mechanical properties and obtain an even more resistant alloy. The thermal treatment of destabilization is used in FFBAC alloys in order to obtain martensitic matrices of high hardness and wear resistance, being significantly influenced by the parameters used. The annealing heat treatment is used for machining the material and its application before the thermal destabilization treatment can promote a reduction in the destabilization time, due to the precipitation of secondary carbides. The present work constituted the evaluation of the influence of both heat treatments on the abrasive wear resistance of an FFBAC alloy with niobium. The presence of compact NbC carbides was verified, which acted as protective barriers for the matrix. The thermal treatment of destabilization enabled the transformation of the austenitic matrix into martensitic, and the application of previous annealing intensified the precipitation of M7C3 carbides and enabled the formation of a material with high hardness and resistance to wear with only 0,5h of destabilization, being that in materials without annealing, the greatest hardness presented was with 3h of destabilization. The variation in the destabilization time between samples without and with annealing had little influence on the wear resistance of the material, and the determining factor for obtaining maximum values was the previous performance of the annealing heat treatment.

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  • NAIRA RAQUEL DE SOUZA
  • AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE AUTO CURA DE CERÂMICAS PRODUZIDAS COM ALUMINA E CARBETO DE SILÍCIO

  • Orientador : PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • ALINE SILVA MAGALHAES
  • CAMILA SOARES FONSECA
  • Data: 29/07/2021
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  • Materiais de autocicatrização ou autocura são uma classe nova de materiais inteligentes com a capacidade de recuperar parcialmente ou totalmente uma funcionalidade após surgimento de um defeito. Sabe-se que as propriedades mecânicas dos materiais cerâmicos limitam sua utilização em algumas aplicações, pois estão sujeitos a fraturas frágeis. A autocura aplicada a esses tipos de materiais pode aumentar sua vida útil e ser economicamente viável, uma vez que não será necessário à sua substituição sempre que surgir um defeito. Além disso a autocura pode ser realizada in situ, diminuindo dessa forma o tempo de reparo da peça. Dentro deste contexto, esse trabalho avaliou a capacidade de autocura de um material cerâmico produzido, por prensagem uniaxial à frio, com alumina (Al2O3), carbeto de silício (SiC) e óxido de magnésio (MgO). As matérias-primas foram caracterizadas por difração de raios X, fluorescência de raios X e granulometria por difração a laser. Os corpos de prova foram produzidos variando a proporção SiC/Al2O3 (0,2; 0,3 e 0,5) e mantendo fixas as porcentagens de MgO (3% em massa) e ligante (6% em massa). Para avaliar a autocura foi gerada uma descontinuidade na superfície dos corpos de prova (após secagem e sinterização à 1400ºC) utilizando um durômetro com indentador cônico de diamante e aplicando uma carga de 20 kfg. O tempo de cura no forno, com temperatura de 1000ºC, foi de 1 minuto, 30 minutos e 1 hora. Para avaliar a eficiência da autocura os corpos de prova (sinterizados, indentados e após a cura) foram analisados em junção da absorção de água, porosidade, densidade aparente e resistência à flexão. Os resultados mostraram uma redução da retração com o aumento do teor de carbeto de silício e diminuição do teor de alumina. O aumento do teor de SiC não influenciou no valor da densidade aparente e as amostras curadas apresentaram menores valores de absorção de água. Para menores teores de SiC houve o aumento da porosidade variando o tempo de cura, podendo estar relacionado à possível ocorrência de choque térmico nas peças e à formação de trincas. Aumentando o teor de SiC é possível perceber que com a cicatrização ocorreu uma diminuição da porosidade aparente, evidenciado para as amostras contendo 20% de SiC. A partir dos resultados obtidos é possível inferir que, para a mistura contendo 15% de SiC, os corpos de prova curados a 60 minutos tiveram um aumento na resistência à flexão de 84,9% quando comparados com os corpos de prova que foram apenas indentados e, que para os corpos de prova contendo 20% de SiC, esse aumento foi de 61,1% para o tempo de 30 minutos e, que para os corpos de prova contendo 30% de SiC, esse aumento foi de 41,9% para o tempo de 1 minuto . Para o tempo de cura de 30 minutos houve a redução do tamanho da descontinuidade nos corpos de prova em cerca de 19,1%, 14,8% e 18,93% para a formulação contendo 15%, 20% e 30% de SiC, respectivamente. Os resultados obtidos são indicadores de os materiais produzidos são capazes de auto cicatrização.


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  • Self-healing are a new class of intelligent materials with the ability to partially or fully recover functionality after a defect has arisen. It is known that the mechanical properties of ceramic materials limit their use in some applications, as they are subject to fragile fractures. Self-healing applied to these types of materials can increase their useful life and be economically viable, since it will not be necessary to replace them whenever a defect arises. In addition, self-healing can be carried out in situ, thus reducing part repair time. Within this context, this work evaluated the self-healing capacity of a ceramic material produced, by uniaxial cold pressing, with alumina (Al2O3), silicon carbide (SiC) and magnesium oxide (MgO). The raw materials were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence and laser diffraction particle size. The specimens were produced by varying the SiC/Al2O3 ratio (0.2, 0.3 and 0.5) and keeping the percentages of MgO (3% by mass) and binder (6% by mass) fixed. To assess self-healing, a discontinuity was generated on the surface of the specimens (after drying and sintering at 1400ºC) using a durometer with a conical diamond indenter and applying a load of 20 kfg. The healing time in the oven, at a temperature of 1000ºC, was 1 minute, 30 minutes and 1 hour. To evaluate the self-healing efficiency, the specimens (sintered, indented and after curing) were analyzed in terms of water absorption, porosity, bulk density and flexural strength. The results showed a reduction in shrinkage with increasing silicon carbide content and decreasing alumina content. The increase in SiC content did not influence the bulk density value and the healed samples had lower water absorption values. For lower SiC contents there was an increase in porosity varying the healing time, which may be related to the possible occurrence of thermal shock in the parts and the formation of cracks. By increasing the SiC content, it is possible to see that with healing there was a decrease in apparent porosity, evidenced for the samples containing 20% of SiC. From the results obtained it is possible to infer that, for the mixture containing 15% of SiC, the specimens healed at 60 minutes had an increase in flexural strength of 84.9% when compared to specimens that were only indented and, for specimens containing 20% SiC, this increase was 61.1 % for the time of 30 minutes and, for the specimens containing 30% of SiC, this increase was 41.9% for the time of 1 minute. For the 30-minute healing time there was a reduction in the size of the discontinuity in the specimens by about 19.1%, 14.8% and 18.93% for the formulation containing 15%, 20% and 30% of SiC , respectively. The results obtained are indicators that the materials produced are capable of self-healing.

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  • FABRÍCIO GONÇALVES DE FARIA
  • CARACTERIZAÇÃO E AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA AO DESGASTE DE LIGAS DE FERRO FUNDIDO ALTO CROMO HIPOEUTÉTICA, EUTÉTICA E HIPEREUTÉTICA COM ADIÇÃO DE NIÓBIO

  • Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLÊNIO SILVA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • Data: 09/08/2021
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  • Os ferros fundidos alto cromo (FFAC) são normalmente utilizados em aplicações que requerem materiais com alta resistência ao desgaste abrasivo, principalmente para a fabricação de componentes para o setor de mineração. A adição de Nb nas ligas de FFAC resulta na formação de carbonetos de nióbio (NbC) com alta dureza e morfologia favorável para melhorar as características mecânicas das ligas. As ligas FFAC podem ser hipoeutéticas, eutéticas e hipereutéticas, e a microestrutura eutética confere desempenho ideal de resistência ao desgaste abrasivo para componentes fabricados. Neste estudo, cinco ligas foram fundidas e vazadas em moldes de areia com diferentes teores de C para obter ligas FFAC hipoeutéticas, quase eutéticas e hipereutéticas com 26% Cr e 0,5% Nb. As ligas fundidas e tratadas termicamente foram caracterizadas usando difração de raios X, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, abrasômetro tipo roda de borracha e análises de dureza / microdureza Vickers. Os resultados indicaram que a fração volumétrica de carboneto (FVC) das ligas aumentaram significativamente de 23,71% para a liga 2.6C-CrNb com um teor de C de 2,6% para 32,70% para a liga 3.8C-CrNb com um teor de C de 3,8%. Além disso, a FVC aumentou com a mudança das microestruturas de hipoeutética, quase eutética e hipereutética. As ligas quase eutéticas 3.0C – CrNb, tanto fundidas quanto as tratadas termicamente com teores de C de 3% apresentaram a menor taxa de desgaste entre as ligas correspondentes. Portanto, ligas eutéticas de FFAC com adição de Nb apresentam melhor desempenho ao desgaste abrasivo do que ligas de FFAC com adição de Nb hipo ou hipereutéticas.


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  • High-chromium cast iron (HCCI) alloys are typically used in applications that require materials with high 
    resistance to abrasive wear, particularly for manufacturing components for the mining sector. The addition 
    of Nb to HCCI alloys results in the formation of niobium carbides (NbC) with high hardness and favourable 
    morphology for improving the mechanical characteristics of the alloys. HCCI alloys can be hypoeutectic, eutectic, 
    and hypereutectic, and the eutectic microstructure confers optimal abrasive wear resistance performance 
    to fabricated components.  In this study, five alloys were cast and poured into sand molds with varying C 
    contents to obtain hypoeutectic, near-eutectic and hypereutectic HCCI alloys with 26% Cr and 0.5% Nb.
    The as-cast and heat-treated alloys were characterized using X-ray diffraction, optical microscopy, scanning 
    electron microscopy, rubber wheel abrasiometry, and Vickers hardness/microhardness analyses. The results 
    indicated that the carbide volume fraction (CVF) of the alloys increased significantly from 23.71% for the 
    2.6C–CrNb alloy with a C content of 2.6% to 32.70% for the 3.8C–CrNb alloy with a C content of 3.8%. 
    In addition, the CVF increase with changing microstructures of the hypoeutectic, near-eutectic and 
    hypereutectic. The as-cast and heat-treated near-eutectic 3.0C–CrNb alloys with C contents of 3% 
    presented the lowest wear rate among the corresponding as-cast and heat-treated alloys. Therefore, 
    eutectic Nb-added HCCI alloys exhibit better abrasive wear performance than hypo- or hypereutectic 
    Nb-added HCCI alloys.
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  • PEDRO HENRIQUE VILELA SOARES
  • Efeito do óxido de grafeno reduzido sobre o comportamento tribológico do UHMWPE em condições de contato por deslizamento

  • Orientador : ALINE BRUNA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE BRUNA DA SILVA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • LEICE GONÇALVES AMURIN
  • Jose Jimmy Penagos
  • Data: 10/09/2021
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  • O presente trabalho avaliou o efeito da incorporação de óxido de grafeno reduzido (rGO) sobre o comportamento tribológico do polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), em condições de contato por deslizamento, através da correlação entre a sua morfologia, suas propriedades mecânicas e de superfície com suas propriedades tribológicas. Os nanocompósitos poliméricos foram produzidos com adição de rGO na matriz de UHMWPE,  para as frações mássicas de 0,010%, 0,10%, 0,25% e 0,50%. Os ensaios de deslizamento foram realizados em configuração pino sobre disco, sendo o pino confeccionado em liga carbeto de tungstênio-cobalto e o disco constituído pelo polímero nanoestruturado. As superfícies desgastadas foram avaliadas por perfilometria e microscopia óptica, a fim de identificar as modificações nos mecanismos de desgaste decorridas. A morfologia dos nanocompósitos foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura e o grau de cristalinidade das amostras por calorimetria diferencial exploratória. As propriedades mecânicas foram avaliadas utilizando ensaios de dureza Shore D, microdureza Vickers e indentação instrumentada. As propriedades de superfície de ambas as faces (nanocompósitos e pino) foram avaliadas através de medidas de ângulo de contato, estimando a energia de superfície e os trabalho de adesão dos pares pino/nanocompósito. Os nanocompósitos com frações mássicas de 0,10% e 0,25% de rGO apresentaram maior grau de cristalinidade e morfologia com maior dispersão da nanocarga na matriz. Os valores de dureza Shore D e microdureza Vickers aumentaram progressivamente com o aumento da fração de rGO. Por outro lado, os maiores valores de dureza e módulo elástico instrumentados foram obtidos para os nanocompósitos com 0,10% e 0,25% de rGO, com aumentos de até 40%, essas composições também apresentaram menor trabalho de adesão com a superfície do pino. O coeficiente de atrito dos nanocompósitos apresentou uma redução de cerca de 50% em relação ao apresentado pelo UHMWPE puro. Os mecanismos de desgaste foram classificados em três cenários, sendo cada um corresponde a um grupo de nanocompósitos com diferentes frações de rGO e suas correspondentes características.


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  • In this work, the effects of reduced graphene oxide (rGO) on the tribological behavior of the ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) under sliding contact conditions were studied through the correlation of morphology, mechanical and surface properties with its tribological behavior. The UHMWPE/rGO nanocomposites were prepared at 0.010, 0.10, 0.25 and 0.50 wt.% rGO contents. The sliding wear tests were performed at a pin-on-disc configuration, with a polymeric disc sliding against a tungsten carbide-cobalt alloy pin counterface. The worn surfaces were evaluated by profilometry and optical microscopy, in order to identify changes in the wear mechanisms resulted from the presence of rGO at different contents into the UHMWPE matrix. The nanocomposites morphology was evaluated by scanning electron microscopy images and the degree of crystallinity was obtained by differential scanning calorimetry. The mechanical properties were evaluated by Shore D hardness, Vickers microhardness, and instrumented indentation measurements. The surface properties of both pin and nanocomposites faces were evaluated by contact angle measurements, and the surface energies and the adhesion work of the pin/nanocomposite pairs were estimated. The nanocomposites structures with 0.10 and 0.25 wt.% of rGO exhibited a higher degree of crystallinity when compared to the neat polymer and the high dispersion level of the nanofillers at the matrix. Shore D hardness and Vickers microhardness values increased up to 7% and 25% compared to the neat polymer, respectively, as function of the rGO content. On the other hand, the greatest values of instrumented hardness and elastic modulus were obtained by the nanocomposites with 0.10 and 0.25 wt.% of rGO, with around 40% of increase, and the lowest work of adhesion with the pin surface. Additionally, the coefficient of friction (μ) of these nanocomposites was around 50% lower when compared to neat UHMWPE. Three different scenarios of the wear mechanisms took place at the sliding contacts, where each one depended on the testing materials' properties.

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  • RAISSA RIBEIRO LIMA MACHADO
  • DESENVOLVIMENTO DE SENSORES ELETROQUÍMICOS BASEADOS EM NANOESTRUTURAS CONDUTORAS

  • Orientador : ALINE BRUNA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KAREN WOHNRATH
  • ALINE BRUNA DA SILVA
  • JOAO PAULO FERREIRA SANTOS
  • TIAGO ALMEIDA SILVA
  • Data: 29/10/2021
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  • Sensores eletroquímicos são dispositivos que permitem a análise e detecção de diversas moléculas eletroativas através das interações entre estas e a superfície do eletrodo do sensor. O desenvolvimento de eletrodos com superfícies modificadas tem sido amplamente investigado, com destaque para as modificações usando nanomateriais, que podem promover melhorias nas transferências de elétrons e elevar a sensibilidade do sensor, devido ao aumento da área superficial. Nanotubos de carbono são os nanomateriais mais empregados, devido às suas excelentes propriedades elétricas, químicas e físicas. No entanto, devido à sua estrutura altamente estável, pode ser necessária sua funcionalização com grupos químicos (MWCNTCOOH), ou dopagem com heteroátomos. A dopagem com nitrogênio (N-CNT) tem a vantagem de modular propriedades, como elevação da reatividade da superfície pela introdução de sítios ativos, que poderiam atuar como pontos de interação e transferência de cargas, elevando a condutividade elétrica e as respostas eletroquímicas. Além dos nanotubos, nanofibras poliméricas permitem a produção de mantas não-tecidas com elevada porosidade e área superficial específica, possibilitando a elevação da área de contato dos eletrodos aplicados como sensores eletroquímicos, melhorando sua sensibilidade. Neste trabalho, eletrodos de pasta de carbono modificados com nanotubos (CPE/MWCNTCOOH, CPE/N-CNT750 e CPE/N-CNT850) foram produzidos e caracterizados por CV. Através de CV em presença da sonda redox Fe(CN)64−/ 3−, os nanotubos N-CNT850 foram escolhidos para etapas posteriores. Foram produzidos eletrodos eletrodo de aço modificado com nanofibras de poliamida 6 (PA6) decoradas com MWCNTCOOH modificadas com N-CNT em diferentes tempos de deposição de nanofibras, e o tempo de 20 minutos foi selecionado para ser empregado na detecção de acetaminofeno (AC), demonstrando perfil irreversível, e  bem definida. Este nanocompósito foi reproduzido e caracterizado por pesagem, DSC e TGA. Os resultados demonstraram mudança de massa, variações na cristalinidade (%) e no teor de solvente residual (R.S.), e influência da estabilidade térmica com adição de MWCNTCOOH e após imersão em N-CNT850.


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  • Electrochemical sensors are devices that enable the analysis and detection of several electroactive molecules through the interactions between these and the electrode surface of the sensor. The development of electrodes with modified surfaces has been extensively investigated, with emphasis on modifications with nanomaterials, which can improve electron transfers and can increase the sensitivity of the sensor, due to the increase in the surface area. Carbon nanotubes are the most used nanomaterial, due to their excellent electrical, chemical, and physical properties. However, due to its highly stable structure, its functionalization with chemical groups (MWCNTCOOH) or doping with heteroatoms may be necessary. Nitrogen doping (N-CNT) has the advantage of modulating properties, such as increased surface reactivity by introducing active sites, which could act as interaction sites and charge transfer, increasing electrical conductivity and electrochemical responses. In addition to nanotubes, polymeric nanofibers allow the production of non-woven mats with high porosity and specific surface area, enabling the elevation of the contact area of electrodes applied as electrochemical sensors, improving their sensitivity. In this work, carbon paste electrodes modified with nanotubes (CPE/MWCNTCOOH, CPE/N-CNT750, and CPE/N-CNT850) were produced and characterized by CV. Through CV in the presence of the Fe(CN)64−/3− redox probe, the N-CNT850 nanotubes were selected for further steps. Modified steel electrodes with polyamide 6 (PA6) nanofibers decorated with MWCNTCOOH modified with N-CNT were produced at different nanofiber deposition times, and the time of 20 minutes was selected to be used in the detection of acetaminophen (AC), demonstrating irreversible profile, and well-defined. This nanocomposite was reproduced and characterized by weighing, DSC and TGA. The results demonstrated a mass change, variations in crystallinity (%) and residual solvent content (R.S.), and influence of thermal stability with the addition of MWCNTCOOH and after immersion in N-CNT850.

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  • IGOR MARTINS COURA
  • AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES DA LIGA DE ALUMÍNIO FUNDIDO SAE 323 COM ACRÉSCIMO DE GRAFENO PROCESSADOS EM ATMOSFERA INERTE

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALMIR GONCALVES VIEIRA
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 22/12/2021
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  • A literatura vem mostrando recentemente que os nanocompósitos de matriz de alumínio (Al) com reforço de grafeno (G) têm despertado atenção principalmente pela sua elevada relação propriedades físicas/densidade. O Al e suas ligas, por sua vez, são comumente empregados industrialmente nos setores elétrico, automotivo e aeroespacial em diversas aplicações que exigem materiais de alta resistência mecânica, boa condutividade, baixa densidade e uma significativa vantagem comparativa  custo-benefício. O grafeno, alotrópico do carbono apresenta baixíssima densidade, baixo coeficiente de expansão térmica, além de razoável propriedades mecânicas e elétricas. Neste trabalho buscou-se aprimorar o processamento por fusão em atmosfera inerte avaliar as propriedades de nanocompósitos de matriz da liga de alumínio SAE 323 com reforço de grafeno. O material grafenico utilizado possuía até 30 camadas, sendo adicionado nas proporções de 0,5%, 1% e 2% m/m. Para a obtenção dos corpos de provas (CPs) por fusão em forno resistivo adaptações para evitar oxidação foram realizadas com o uso de uma atmosfera de gás nitrogênio (N2). Os ensaios de caracterizações físico-química e microestruturais dos CPs foram realizados por microscopia eletrônica por varredura acoplado análise de espectroscopia por energia dispersiva (MEV/EDS) utilizados para a determinação da porcentagem de carbono, para determinação da incorporação e dispersão de frações de grafenos e avaliar as morfologias. Já os ensaios mecânicos, elétricos e térmicos realizados foram: durezas (HB e HV) para avaliação das propriedades mecânicas; ensaio de condutividade elétrica para avaliar as propriedades de elétricas (condutância) e ensaio de condutividade térmica, através do método quadruplo térmico (flash laser) para avaliar as propriedades térmicas (condução térmica). Verificou-se que no nanocompósito que o material do reforço foram dispersos e encontrado tanto na matriz como em clusters, sendo que as propriedades mecânicas não apresentaram modificações, já as propriedades elétricas e térmicas foram levemente modificadas.


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  • Literature has recently shown that aluminum (Al) matrix nanocomposites with graphene (G) reinforcement have attracted attention mainly due to their high physical properties/density ratio. Al and its alloys, in turn, are commonly used industrially in the electrical, automotive and aerospace sectors in various applications that require materials with high mechanical resistance, good conductivity, low density and a significant cost-effective comparative advantage. Graphene, an allotropic carbon, has a very low density, low coefficient of thermal expansion, in addition to reasonable mechanical and electrical properties. In this work, it was sought to improve the melt processing in an inert atmosphere to evaluate the properties of nanocomposites with an SAE 323 aluminum alloy matrix with graphene reinforcement. The graphene material used had up to 30 layers, being added in proportions of 0.5%, 1% and 2% m/m. To obtain the specimens (CPs) by melting in a resistive furnace, adaptations to avoid oxidation were carried out using a nitrogen (N2) gas atmosphere. The tests of physical-chemical and microstructural characterizations of the PCs were performed by scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS) used to determine the percentage of carbon, to determine the incorporation and dispersion of fractions of graphene and evaluate the morphologies. The mechanical, electrical and thermal tests performed were: hardness (HB and HV) to evaluate the mechanical properties; electrical conductivity test to evaluate the electrical properties (conductance) and thermal conductivity test, using the quadruple thermal method (laser flash) to evaluate the thermal properties (thermal conduction). It was found that in the nanocomposite that the reinforcement material was dispersed and found both in the matrix and in clusters, and the mechanical properties did not show changes, whereas the electrical and thermal properties were slightly modified.

2020
Dissertações
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  • DOUGLAS FILIPE GALVÃO
  • INFLUÊNCIA DA CONSISTÊNCIA DO MOLDE DE GESSO NAS PROPRIEDADES DE PEÇAS PRODUZIDAS POR COLAGEM DE BARBOTINA

  • Orientador : PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Cláudio Gouvêa dos Santos
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • LUCIANA BOAVENTURA PALHARES
  • PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • Data: 14/02/2020
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  • No processo de colagem de barbotina o molde tem como função principal absorver a água presente na suspensão cerâmica, por ação das forças de seus capilares, fenômeno que propicia a consolidação das partículas em sua parede, dando origem a peça cerâmica. Na fabricação dos moldes de gesso a relação água/gesso (a/g), também denominada consistência, é o fator que mais influência na formação das estruturas do gesso e, como consequência, no seu desempenho durante o processo de fabricação de peças por colagem. A fim de avaliar como a consistência interfere nas características dos produtos cerâmicos foram produzidos moldes com matéria-prima comercial, com diâmetro médio de partículas de 14,34 μm, variando a relação a/g em 50, 60, 70 e 80%. As partículas do pó de gesso apresentaram formato acicular, composto essencialmente por sulfato de cálcio (Ca2SO4), sendo detectada a presença de bassanita e anidrita. Na caracterização do molde de gesso foi observado maior entrelaçamento dos cristais de agulhas para amostras com menores teores de água. Por outro lado, houve aumento da porosidade, da absorção de água e diminuição da densidade aparente e da resistência mecânica com acréscimo do teor de água na mistura do gesso. A análise da trabalhabilidade demonstrou que quanto menos água presente na amostra de gesso menor o tempo de endurecimento do material. Para fabricação das peças cerâmicas de ardósia foi utilizada suspensão com a porcentagem de sólidos e tipo de dispersante fixo. O estudo da taxa de colagem da suspensão no molde mostrou maior deposição de partículas em função do aumento da variação da consistência do molde de gesso. Os resultados dos produtos cerâmicos exibiram diminuição da porosidade e da absorção de água, aumento da densidade aparente e da resistência mecânica com acréscimo da consistência do molde. O aumento do pH promoveu maior estabilidade da suspensão cerâmica, fazendo com que a taxa de colagem das partículas diminuísse, além do decréscimo da porosidade e da absorção de água do material e aumento da densidade aparente e aumento da resistência mecânica do material.


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  • In the slip casting process, the mold has the main function of absorbing the water present in the ceramic suspension, through the action of the forces of its capillaries, a phenomenon that promotes the consolidation of the particles in its wall, giving rise to the ceramic piece. In the manufacture of plaster molds, the water/plaster ratio (a/g), also denominated consistency, is the factor that most influences the formation of plaster structures and, as a consequence, their performance during the process of gluing parts manufacturing. In order to evaluate how consistency interferes with the characteristics of ceramic products, molds were produced with commercial raw material, with average particle diameter of 14.34 μm, varying the a/g ratio by 50, 60, 70 and 80%. The gypsum powder particles showed an acicular shape, composed mainly of calcium sulfate (Ca2SO4), being detected the presence of bassanite and anhydrite. In the characterization of the plaster mold it was observed a greater intertwining of the needle crystals for samples with lower water contents. On the other hand, there was an increase in porosity, water absorption and decrease in bulk density and mechanical strength with increased water content in the plaster mix. The workability analysis showed that the less water present in the plaster sample, the shorter the material hardening time. For the manufacture of slate ceramic pieces, suspension with the percentage of solids and fixed dispersant type was used. The study of the bonding rate of the suspension in the mold showed greater particle deposition due to the increase of the variation of the plaster mold consistency. The results of ceramic products showed decreased porosity and water absorption, increased bulk density and mechanical strength with increased mold consistency. The increase in pH promoted greater stability of the ceramic suspension, causing the particle bonding rate to decrease, as well as decreased porosity and water absorption of the material and increased bulk density and increased mechanical strength of the material.

2
  • ALVARO CALDEIRA E ROSA DA SILVA
  • Propriedades térmicas e ópticas de tintas especiais de alta refletividade em substrato de aço para melhoria do conforto térmico

  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 14/02/2020
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  • O comportamento térmico e óptico dos materiais são questões importantes
    relacionadas ao consumo de energia e à aspectos econômicos. Este trabalho testa
    cinco tintas diferentes aplicadas em chapas de aço. Foram medidos valores de
    temperatura considerando três distâncias diferentes de uma fonte de radiação
    infravermelha (lâmpada) e três configurações de fluxo de ar que atuam nas placas
    revestidas. A refletância difusa das tintas também foi medida por um
    espectrofotômetro para comprimentos de onda de 250 nm a 2500 nm. Termografia
    por infravermelho e simulações usando software de elementos finitos também foram
    realizadas como caracterizações complementares. Os resultados mostram os perfis
    de temperatura para superfícies externas e internas das placas e para o interior de
    um protótipo. Com base nesses testes, foram feitas análises do comportamento
    térmico das configurações testadas, estimativa do coeficiente de condutividade
    térmica. Também foi possível prever os benefícios ou penalidades econômicas na
    compra de tintas com alta refletividade ao invés de tintas comuns. Algumas outras
    análises, tais como: aparência da superfície, suposições sobre o comportamento
    destes materiais no aquecimento e resfriamento, distribuição do fluxo de calor e
    descontinuidades da superfície, também foram feitas para cada material. Os
    resultados mostram que, proporcionalmente, a temperatura no interior foi mais alta
    para tintas de alta refletividade, quando comparada à branca comum quando a fonte
    de radição estava a 60 cm de distância. Por outro lado, as tintas de alta refeltividade
    tendem a manter o interior "mais frio" quando as temperaturas externas são mais
    altas. Com base nas medições realizadas, o uso de tintas especias de alta
    refletividade, reduziu, na melhor das hipóteses, a temperatura interior do protótipo
    em 9,1% (-2,83 °C) a 40cm da fonte de radiação e em 22,2% (-7,13 °C) para a
    distância de 20 cm da fonte de radiação (quando comparada com a tinta branca à
    base de acrílico comum). Comparando com a irradiação solar que atinge a superfície
    da Terra, a fonte de radiação de 250 W de potência, em uma superfície de 0,09 m 2
    de área, representa um valor cerca de 1300% superior. O estudo também mostrou
    que a cor do pigmento tem uma grande influência nos resultados e, portanto, a a
    tinta preta mostrou a pior eficiência, como era esperado.


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  • Thermal and optical behavior of some materials are important issues
    concerning energy consumption and economic aspects. This work tests five different
    paints applied on steel plates. Temperatures values were measured considering
    three different distances of an infrared (IR) radiation source (lamp) and three types of
    air flow acting on coated plates. Diffuse reflectance of the paintings was also
    measured by a spectrophotometer for wavelengths from 250nm to 2500nm. Infrared
    thermography and simulations using finite element software were also done as
    complementary characterizations. Results shows profile temperature curves for
    external and internal surfaces of the plates, and for the interior of a prototype. Based
    on these tests, thermal behavior analysis concerning the tested configurations,
    thermal conductivity coefficient estimation and economic aspects assumptions were
    made. It was also possible to predict the economic benefits/penalties on buying high
    reflectance inks instead off common ones. Some other analysis such as: surface
    appearance, assumptions about heating and cooling behavior, heat flux distribution
    and surface discontinuities, were also made for each material. Results shows that,
    proportionally, interior temperature was higher for cool paints, when compared with
    common white one at 60 cm distance from radiation source. On the other hand,
    however, cool paints have a tendency of keeping interior “cooler” when external
    temperatures are higher. Based on the measurements made, the use of cool paints,
    reduced, on best cases, the interior temperature of the prototype by 9.1% (-2.83 °C)
    at 40cm from the radiation source and by 22.2% (-7.13 °C) for 20cm distance from
    the radiation source (when comparing them with the regular acrylic based white
    paint). Comparing with solar irradiation that reaches The Earth surface, the radiation
    source of 250W power, on a 0.09 m 2 surface area, represents a value about 1300%
    higher. The study also showed that pigment color has a major influence on the
    results and so, black paintings had the worse efficiency, as was expect.

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  • FREDERICK LOUIS DIAS DE MORAIS
  • ESTUDO DA CONFORMABILIDADE DO AÇO AISI 409 APÓS A IMPOSIÇÃO DE ROTAS COMPLEXAS DE DEFORMAÇÃO

  • Orientador : WELLINGTON LOPES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE SILVA MAGALHAES
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • TEODORO GAUZZI RODRIGUES DE ARAÚJO
  • WELLINGTON LOPES
  • Data: 17/02/2020
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  • Nas diversas operações de conformação de chapas envolvendo a estampagem de materiais metálicos existe a combinação de diferentes tipos de esforços mecânicos, tais como, cisalhamento, tração e compressão até que seja possível alcançar as dimensões e o formato de uma referida peça. A severidade dessa combinação de solicitações mecânicas, a chamada trajetória de deformação, pode acarretar respostas inesperadas no comportamento mecânico de um material, ocasionando, deste modo, limitações no processamento e uso de um material. O reconhecimento e o controle das condições de processo e das características estruturais dos diferentes tipos de materiais podem melhorar a conformabilidade além de evitar a falha prematura dos diferentes tipos de materiais, contribuindo assim quanto à utilização e à fabricação de diversos componentes mecânicos. Considerando essa abordagem, este trabalho apresenta o estudo da conformabilidade do aço inoxidável ferrítico AISI 409, mediante a adoção de diferentes rotas de processamento mecânico, avaliando a evolução da resistência mecânica e da ductilidade do mesmo. Neste caso, chapas desse material foram submetidas à combinação de esforços compressivo-cisalhantes (laminação) de tração e de cisalhamento (direto e reverso) de modo a proporcionar mudanças severas no modo de solicitação mecânica com posterior análise a partir da interpretação das curvas de tensão-deformação efetiva e dureza Vickers. Além disso, foram realizadas análise química por espectroscopia de emissão óptica (EEO) e investigações estruturais com a adoção de técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X (DRX). Os resultados indicaram a influência do modo, da quantidade de pré-deformação e da sequência de aplicação dos esforços mecânicos no comportamento mecânico do aço AISI 409.


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  • In a sheet forming operation there is a combination of several types of mechanical stresses, such as shearing, tension and compression up to the final shape and dimensions of a specific part. The severity of these changes in the mode of mechanical efforts, i.e., the strain path, can lead to unexpected responses in the mechanical behaviour of a material, causing limitations in the industrial process. The study and the control of the process conditions and formability characteristics of materials prevent the premature failure and improve the formability during a forming process. Considering this approach, this work presents the study of formability of AISI 409, a ferritic stainless steel, under different mechanical processing routes, evaluation the evolution of mechanical strength and ductility. This manner, sheets of AISI 409 steel were subjected to a combination of compressive-shear stresses (rolling), tension and shear (direct and reverse modes) in order to provide severe changes in the mechanical efforts that were analysed from macroscopic aspects by effective stress and strain curves, Vickers microhardness, chemical analysis by optical emission spectroscopy (OES) and microstructural aspects by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and X rays diffraction (XRD). The results indicated the influence of mode, amount of pre-strain and the sequence of mechanical efforts on the mechanical behaviour of AISI 409.

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  • VINÍCIUS MEIRELLES MENDONÇA
  • Adição de grafeno a argamassas geopoliméricas desenvolvidas a partir de resíduo da mineração do feldspato potássico

  • Orientador : FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO AUGUSTO SALES
  • FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 17/02/2020
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  • Este trabalho tem por finalidade avaliar a potencialidade do uso de resíduo da mineração de feldspato potássico como matéria-prima para a síntese de materiais geopoliméricos que serão empregados na confecção de blocos intertravados para pavimentação. As organizações contemporâneas demonstram um interesse crescente na reutilização de resíduos sólidos oriundos de processos industriais com a intenção de reduzir impactos ambientais e reduzir gastos. Sendo que a atividade mineradora se configura como uma das principais geradoras de resíduos no Brasil. Em paralelo, os materiais geopoliméricos vêm ganhando destaque em estudos que o colocam como possível substituto do cimento Portland comum, devido às suas vantagens do ponto de visto ambiental. Neste trabalho, diferentes tipos de resíduos da mineração do feldspato potássico (cinza, amarelo, misto) serão submetidos a ensaios de caracterização (fluorescência de raios x, granulometria por difração a laser e difração de raios X) com o intuito de averiguar o potencial desses materiais como precursores para a produção de cimentos geopoliméricos. Serão realizadas diferentes formulações variando os teores do resíduo e dos ativadores. Os materiais geopoliméricos resultantes de cada formulação serão submetidos a ensaios de resistência à compressão, MEV, difração de raios x e BET em vistas de verificar o sucesso da reação de geopolimerização. A formulação que resultar em um geopolímero com uma maior resistência à compressão será utilizada para a fabricação de blocos intertravados e, estes, submetidos a ensaio de resistência à compressão e teste de abrasividade. Desse modo, será possível averiguar a viabilidade do uso do resíduo em questão e do emprego da geopolimerização na produção de materiais para pavimentação.


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  • The purpose of this work is to evaluate the potential of the use of mining tailing from K-feldspar mining as raw material for the synthesis of geopolymeric materials that will be used in the construction of pavers for pavement. Contemporary organizations are showing increasing interest in the reuse of solid waste from industrial processes with the intention of reducing environmental impacts and reducing costs. Mining activity is one of the main waste generators in Brazil. In parallel, geopolymeric materials have been gaining prominence in studies that place it as a possible substitute for ordinary Portland cement, due to its advantages from the environmental point of view. In this work, different types of mineral waste from K-feldspar extraction (gray, yellow, mixed) will be subjected to characterization tests (x-ray fluorescence, particle size analysis and X-ray diffraction) in order to ascertain the potential of these materials as precursors for the production of geopolymeric cements. Different formulations will be carried out by varying the contents of the residue and the activators. The geopolymeric materials resulting from each formulation will be subjected to tests of compressive strength, MEV, X-ray diffraction and BET in order to verify the success of the geopolymerization reaction. The formulation resulting in a geopolymer with a higher compressive strength will be used for the fabrication of pavers and, these, subjected to compression strength test and abrasivity test. In this way, it will be possible to investigate the feasibility of using this waste and the use of geopolymerization in the production of paving materials.

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  • CECILIA BALDUINO DA SILVA
  • Produção de rocha artificial utilizando resíduo proveniente de processamento de minério de ferro

  • Orientador : PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • LUCIANA BOAVENTURA PALHARES
  • GABRIELA CORDEIRO SILVA
  • Data: 19/02/2020
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  • O presente trabalho tem por objetivo produzir rocha artificial utilizando rejeito  proveniente do beneficiamento do minério de ferro, advindo do rompimento da barragem de Fundão (Bento Rodrigues, distrito de Mariana/MG), para uso como material de revestimento. Para tanto, realizou-se o peneiramento a úmido para obtenção das matérias-primas dentro de faixas granulométricas pré-determinadas. Em seguida, as amostras foram submetidas a ensaios de caracterização física, química, morfológica e mineralógica (difração de raios X associada ao método Rietveld). Para produção da rocha artificial foram utilizados 70% (p/p) de rejeito e 30% (p/p) das resinas poliéster insaturada e epóxi. Os corpos-de-prova foram submetidos ao mecanismo de vibração a vácuo. Avaliou-se as propriedades mecânicas de resistência à flexão, à compressão e ao impacto de corpo duro. As propriedades físicas pelos testes de absorção de água, porosidade e densidade aparente. Analisou-se também a microestrutura e a resistência ao ataque químico das peças produzidas. Os resultados de caracterização química para as amostras de rejeito indicaram uma forte presença de SiO2 e Fe2O3. A caracterização mineralógica apontou a predominância das fases quartzo, hematita, goethita e caulinita, nessa ordem. O teste de lixiviação provou que esse tipo de rejeito é classificado como inerte. Obteve-se uma rocha artificial com absorção de água e porosidade aparente inferiores a 0,4 e 1,0%, respectivamente. Os maiores valores de resistência à flexão e à compressão alcançados foram iguais a 46,19 e 115,21 MPa, nessa ordem. O ensaio de resistência ao ataque químico mostrou que houve perda de massa apenas para algumas das amostras imersas em solução aquosa de KOH (30 g/L) por 96 horas. De forma geral, a utilização do rejeito de minério de ferro na produção de rocha artificial para revestimento é uma alternativa interessante para imobilizar este tipo de rejeito industrial.


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  • The present work aims to produce artificial stone using ore tailing, resulting from the rupture of Fundão’s dam (Bento Rodrigues, Mariana district/MG), for use as a coating material. For this purpose, wet sieving was performed to obtain the raw material within predetermined size ranges. Then, the samples were submitted to physical, chemical, morphological and mineralogical characterization tests (X-ray diffraction associated with the Rietveld method). For the production of artificial stone, 70% (w/w) of tailings and 30% (w/w) of unsaturated polyester and epoxy resins were used. The specimens were submitted to the vacuum vibration mechanism. The mechanical properties of flexural, compressive strength and hard body impact were evaluated. Physical properties by water absorption, porosity and bulk density tests. The microstructure and resistance to chemical attack were also analyzed. The chemical characterization results for the tailings samples indicated a strong presence of the quartz for the tailings samples indicated a strong presence of SiO2 and Fe2O3. The mineralogical characterization indicated the predominance of the quartz, hematite, goethite and kaolinite phases, in this order. The leaching test proved that this type of waste is classified as inert. An artificial stone with water absorption and apparent porosity of less than 0.4 and 1.0%, respectively, was obtained. The highest values of flexural and compressive strength achieved were equal to 46.19 and 115.21 MPa, in that order. The chemical attack resistance test showed that there was mass loss only for some of the samples immersed in aqueous KOH solution (30 g / L) for 96 hours. In general, the use of iron ore tailing in the production of artificial stone for coating is an interesting alternative to immobilize this type of industrial waste.

     

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  • FERNANDA RESENDE COUTO
  • ESTUDO DO USO DO RESÍDUO DE MINÉRIO DE FERRO PARA A OBTENÇÃO DE NICHOS CONSTRUÍDOS VISANDO A RESTAURAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS DE CAMPO RUPESTRE.

     
     
     
     
     
  • Orientador : ANGELA DE MELLO FERREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGELA DE MELLO FERREIRA
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • ANDREA RODRIGUES MARQUES
  • CRISTINA HELENA RIBEIRO ROCHA AUGUSTIN
  • Data: 19/02/2020
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  •  

    Nichos construídos são materiais que possuem carga biótica em sua composição e apresentam potencial de criar um ambiente colonizável por diversos organismos. Esse material tem sido estudado como potencializador de restauração de áreas degradadas após atividade minerária. Seu objetivo é mimetizar nichos ecológicos pré-existentes da área degradada e isso é possível dada a carga biótica local que esse material possui, fator agregado devido a utilização do solo da área afetada ou de áreas circundantes em sua composição. Neste estudo, objetiva-se avaliar a capacidade de um nicho construído promover o crescimento de espécies em laboratório e ser colonizado em ambiente natural de Campo Rupestre, o tipo vegetacional mais impactado pela mineração. Os nichos foram preparados a partir da combinação de diferentes proporções de rejeito de minério de ferro, solo e cimento. O uso de rejeito de minério de ferro como constituinte é uma alternativa para o uso do rejeito de forma a promover sua devolução ao meio ambiente de forma sustentável. Por meio de bioensaios realizados em condições laboratoriais controladas e em condições naturais de Campo Rupestre na região de Várzea do Lopes, foi analisado o estabelecimento de organismos na superfície dos nichos construídos. Os nichos foram caracterizados quanto à sua resistência mecânica (ensaio de compressão), microestrutural (MEV), composição química e mineralógica (DRX e FRX). Eles apresentaram potencial de restauração devido ao crescimento de organismos constatados no decorrer de 240 dias em condições laboratoriais e naturais. O crescimento de organismos no nicho construído pode ser um indicador de que esse material tem potencial de ser utilizado como um meio de restauração, promovendo a reabilitação de espécies e criando novos nichos ecológicos, acelerando a recuperação de ecossistemas em afloramentos rochosos do Campo Rupestre.

     

     
     
     

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  • Construction niches are materials that have a biotic load in their composition and present the potential to create an environment colonizable by several organisms of a affected region after mining activity. The use of soil in its composition causes the material to possess this biotic load and the use of iron ore tailings as a constituent is an alternative for a sustainable use of the minetailing in order to promote its return to the environment in a sustainable way. The vegetation type most impacted by mining is the Campo Rupestre, and for this reason, the construction niches present potential to promote the rehabilitation of species in this environment after mining activity. This research aims to evaluate the capacity of a construction niche to promote the growth of species in the laboratory and to be colonized in a natural environment. The niches will be prepared from the combination of different proportions of iron ore tailing, soil and binder materials. The establishment of organisms on the surface of the constructed niches will be analysed by performing bioassays under controlled laboratory conditions and under natural conditions in the Campo Rupestre in an area located in Vázea do Lopes region. The niches will be characterized for their mechanical strength (flexural test), microstructural (porosity, specific surface area and MEV), chemical and mineralogical composition (XRD and FRX). The growth of organisms in the construction niche may be an indicator that this restoration method can promote the rehabilitation of species and create new ecological niches by accelerating the recovery of ecosystems in rocky outcrops.

     
     
     
     
     
7
  • CÁSSIA BARBOSA GOMES
  • ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA ROTA DE PROCESSAMENTO NA RESISTÊNCIA MECÂNICA E À CORROSÃO DO AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX UNS S31803

  • Orientador : WELLINGTON LOPES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VANESSA DE FREITAS CUNHA LINS
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • WELLINGTON LOPES
  • Data: 20/02/2020
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  • Os aços inoxidáveis austeno ferríticos (aços duplex) possuem aplicações específicas devido à sua combinação de elevada resistência mecânica e boa resistência à corrosão, principalmente em indústrias químicas, petrolíferas e de geração de energia. Essas características que os destacam são oriundas da quantidade balanceada de ferrita e de austenita na microestrutura destes aços e pela adição de elementos de liga na sua composição. Porém, quando submetido ao aquecimento, tipicamente entre 300°C a 1050°C, é possível a formação de fases secundárias que são indesejáveis, como a fase sigma, s, que ocasiona o aumento da resistência mecânica acompanhado pela diminuição da ductibilidade e da resistência à corrosão. Neste contexto, neste trabalho serão investigados os efeitos das condições do tratamento térmico de envelhecimento (adotando as temperaturas de 800°C e 900°C, por 20 e 60 minutos) e da quantidade de deformação plástica, como a pré-deformação em tração (10% e 80% do valor do alongamento uniforme) seguida de envelhecimento nas condições citadas anteriormente, na resistência mecânica e à corrosão do aço inoxidável duplex do tipo UNS S31803, também conhecido industrialmente por SAF 2205. Para a avaliação da evolução estrutural foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X, enquanto as propriedades mecânicas foram investigadas a partir de ensaios de tração, de flexão e de microdureza Vickers. Por fim, fez ainda a análise da resistência à corrosão em amostras envelhecidas e pré-deformadas mediante a utilização de um potenciostato e também pelo ensaio de imersão em meio aquoso (água do mar) durante um período de 10 meses. De posse dos resultados foi possível observar que a precipitação da fase sigma ocorreu de modo mais intenso para tempos de encharque mais longos assim como para maiores valores de deformação plástica, ocasionando o endurecimento do material e a diminuição da ductilidade. Verificou-se ainda a presença da fase chí, c, nas amostras envelhecidas a 800°C por 20 minutos e na amostra que sofreu pré-deformação de 2,38% e de 19,02% em tração, ambas envelhecidas posteriormente a 800°C por 20 minutos. Os resultados da análise com uso do potenciostato indicaram a quebra da camada passiva para valores de potencias variando entre 0,09V e 0,70V. Por fim, destaca-se que a quantidade e a morfologia da fase sigma foram os principais fatores que influenciaram a resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S31803.


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  • Duplex stainless steels have specific applications due to their combination of high mechanical strength and good corrosion resistance, especially in the chemical, petroleum, power generation and other industries. These distinguishing features come from the balanced amount of ferrite and austenite in the microstructure of this steel and the addition of alloying elements in its composition. However, when subjected to heating, typically between 300° C and 1050° C, formation of undesirable secondary phases is possible, such as the sigma phase, causing increased mechanical strength accompanied by a decrease in its ductility and corrosion resistance. In this context, this work investigated the effects of aging heat treatment (temperatures 800 ° C and 900° C for 20 and 60 minutes) and the amount of tensile pre-strain (10% and 80% of the value of the uniform elongation), followed by aging under the above conditions. For the evaluation of structural evolution were used optical microscopy, scanning electron microscopy and X ray diffraction techniques, while the mechanical properties were investigated using tensile, flexural and Vickers microhardness tests. Finally, it also analyzed the corrosion resistance of aged and pre-deformed samples by potentiostat tests and also by the immersion seawater of aged samples during 10 months. The results indicated that the solubilized sample presented similar proportions of ferrite and austenite, while precipitation of the sigma phase occurred more sharply for longer soaking times and higher pre-strain values. It was also observed through scanning electron microscopy the chí, c phase formation in samples aged at 800° C for 20 minutes and in the sample pre-deformed of 2.38% and 19.02%, both aged after 800°C for 20 minutes. The samples presented passive layer break in potencies between 0.09V and 0.70V. The amount and the morphology of the sigma phase were the main factors that influenced the corrosion resistance of UNS S31803 duplex stainless steel.

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  • RAFAEL DE OLIVEIRA BARRETO
  • DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DE COMPÓSITOS DE ACRILONITRILA BUTADIENO ESTIRENO (ABS) RECICLADOS DOPADOS COM GRAFITE EM FASE DISPERSA APLICADOS EM AQUECIMENTO SOLAR DE ÁGUA

  • Orientador : EZEQUIEL DE SOUZA COSTA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE GUIMARAES FERREIRA
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • EZEQUIEL DE SOUZA COSTA JUNIOR
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • Data: 20/02/2020
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  • Materiais poliméricos termoplásticos apresentam elevado potencial de produção em larga escala e com baixo custo em aquecedores solares. Sua aplicação em coletores solares atualmente se restringe a aplicações em baixas temperaturas, e em geral para o aquecimento de piscinas. Sua maior limitação é sua eficiência térmica em relação aos coletores solares metálicos. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de compósitos de acrilonitrila butadieno estireno (ABS) aplicando grafite de forma dispersa para aumentar a condutividade térmica do material. Inicialmente pellets de ABS virgem foram extrudados com adição de grafite disperso nas proporções de 1%, 2.5%, 5% e 10%. Foram produzidos também compósitos de ABS reciclado, de origem de lixo eletrônico, com grafite em fase dispersa nas proporções de 1%, 2.5%, 5%, 10% e 20%. Em seguida foram produzidos corpos de prova cilíndricos, por meio de termo moldagem, para a medição da condutividade térmica. As medições de condutividade térmica foram realizadas por meio do método de fluxo térmico radial, sendo observadas condutividades entre 0,21W/m K a 0,69 W/m K variando em função da quantidade de grafite empregado. Utilizando modelos e simulações numéricas constatou-se a possibilidade de obter ganho no desempenho térmico, na ordem de 5%, caso fosse empregado o compósito de ABS reciclado contendo 20% de grafite ao invés da utilização do polímero puro. Em analise numérica o aumento da condutividade térmica faz com que a temperatura de estagnação de um coletor solar hipotético seja reduzida. Considerando os valores de condutividade do ABS puro seria na ordem de 75ºC enquanto o ABS reciclado contendo 20% passaria para 68°C, reduzindo assim as solicitações térmicas as quais o coletor estaria exposto. Assim a utilização deste compósito apresentaria desempenho superior em relação ao polímero puro.


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  • Thermoplastic Polymeric Materials have high potential for large scale production at low cost. The use in solar collectors is currently restricted the applications of low temperatures, generally for the heating of swimming pools. The greatest limitation in relation to the metallic collectors is the due to the low thermal efficiency in temperatures higher than 40°C. The present work consists on the development of a polymer matrix composite with the application of dispersed carbon-based additives to increase the thermal conductivity (usually between 0.1 and 0.4W/m.K) and to values higher than 1W/m.K , thereby improving the thermal performance of polymeric solar collectors. Cylindrical test bodies will be produced in Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) for the measurement of thermal conductivity. Initially the pellets of the polymers (virgin and recycled) will be extruded for the dispersion of the additives and then thermoformed in cylindrical bodies for the measurement of the thermal conductivity. The measured data will be used in numerical simulation software to predict the performance of solar collectors manufactured with the obtained materials.

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  • PATRICK DOUGLAS FREITAS MACEDO
  • Caracterização de palmilhas para trilho confeccionadas de Poliamida 6 e Polietileno de alta densidade: Um estudo comparativo

  • Orientador : ALINE BRUNA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE BRUNA DA SILVA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • RODRIGO LAMBERT OREFICE
  • Data: 21/02/2020
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  • Neste trabalho foi avaliado o efeito do intemperismo artificial nas propriedades de palmilhas para trilho confeccionadas a partir dos polímeros poliamida 6 (PA6) e polietileno de alta densidade (PEAD). Amostras de palmilhas para trilho manufaturadas em PA6 e PEAD foram artificialmente envelhecidas por 30, 60 e 90 dias em uma câmara acelerada usando o ciclo 2 especificado pela norma ASTM G154 usando radiação UVB. O efeito do intemperismo sobre o desempenho da palmilha para trilho foi avaliado através de um teste de laboratório de desgaste acelerado, em escala real, proposto pela American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA). A rigidez das palmilhas foi caracterizada antes e após a exposição a radiação, usando a metodologia proposta pela norma europeia EN-13146. Alterações na estrutura química, propriedades térmicas e de desgaste foram avaliadas por FTIR, DSC e MEV, respectivamente. Os resultados de FTIR e MEV mostraram que os polímeros foram degradados por oxidação, resultando em cisão das cadeias poliméricas. Como resultado da cisão das cadeias poliméricas, a rigidez das pastilhas diminuiu com o aumento do tempo de exposição ao intemperismo. A amostra de PEAD envelhecida por 90 dias mostrou que a degradação por envelhecimento afetou a resistência ao desgaste do PEAD, pois a palmilha para trilho apresentou múltiplas fissuras em sua superfície após o ensaio. Apesar da degradação oxidativa, a palmilha para trilho fabricada com PA6 não apresentou alterações significativas no seu desempenho no teste AREMA, por que nenhum defeito foi observado após o ensaio; portanto, este polímero foi considerado o polímero mais adequado para a fabricação de palmilhas para trilho.

     


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  • In this work, the effect of artificial weathering on the properties of polyamide 6 (PA6) and high-density polyethylene (HDPE) used in railway rail pads were evaluated. Rail pads samples made in PA6 and HDPE were artificially weathered for 30, 60 and 90 days in an accelerated chamber using cycle 2 specified by the ASTM G154 standard using UVB radiation. The effect of weathering on the performance of the rail pad was evaluated through a laboratory test of accelerated wear on a real scale proposed by the American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA). The stiffness of the rail pads was characterized before and after the weathering, using the methodology proposed by European standard EN-13146. Changes in chemical structure, thermal properties and wear were evaluated by FTIR, DSC, and SEM, respectively. The FTIR and SEM results showed that the polymers were degraded by oxidation resulting in polymerics chain scission. As a result of the chain scission, the rail pads stiffness decreased with the increase of weathered exposure. The sample of HDPE weathered for 90 days showed that weathering degradation affected the HDPE wear resistance, because the rail pad surface showed multiple cracks after wear test. Despite the oxidative degradation, the rail pad manufactured in PA6 did not show significant changes in performance in the AREMA test, because no defects were observed after the test; therefore, this polymer was considered the most suitable polymer for the manufacture of rail pad.

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  • LAURA DE SOUSA RAMOS FERNANDES
  • Nitretação por descargas elétricas da liga alumínio-silício.

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
  • Data: 21/02/2020
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  • Devido à sua importância comercial, uma liga de alumínio-silício foi submetida à usinagem por descargas elétricas em meio aquoso contendo ureia, na tentativa de obtenção de uma superfície usinada enriquecida com nitrogênio e de maior dureza do que o metal base. As amostras foram usinadas em solução de água deionizada e ureia (33,33g/L) com diferentes eletrodos (cobre eletrolítico e grafita), e tiveram seus valores de microdureza Vickers medidos. Além disso, realizou-se ensaio de difração de raios-X para a identificação das fases cristalinas presentes na superfície, antes e depois do processo de usinagem. A morfologia e a espessura das superfícies usinadas foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Com os testes realizados foi possível constatar que, após a usinagem por descargas elétricas, houve aumento de dureza superficial superior a 55% e surgimento de novas fases cristalinas na superfície usinada, possivelmente de óxidos e de nitreto de alumínio. A morfologia da superfície usinada apresentou elementos fragilizantes semelhantes aos relatados na literatura (poros esféricos e vazios de geometria irregular), sendo necessária uma otimização dos parâmetros de usinagem para corrigir este problema. Uma vez que os picos de nitreto coincidem com picos de óxidos de alumínio nos difratogramas, é necessária uma caracterização química complementar para a confirmação da ocorrência da nitretação.


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  • Due to its commercial importance, an aluminum-silicon alloy was subjected to machining by electric discharges in aqueous medium containing urea, in an attempt to obtain a machined surface enriched with nitrogen and harder than the base metal. The samples were machined in deionized water and urea (33.33g / L) solution with different electrodes (electrolytic copper and graphite) and had their Vickers microhardness values measured. In addition, X-ray diffraction assay was performed to identify the crystalline phases present on the surface before and after the machining process. The morphology and thickness of the machined surfaces were analyzed by scanning electron microscopy. With the tests carried out, it was possible to verify that, after machining by electric discharges, there was an increase in surface hardness of over 55% and the appearance of new crystalline phases in the machined surface, possibly of oxides and aluminum nitride. The morphology of the machined surface presented fragile elements similar to those reported in the literature (spherical pores and voids of irregular geometry), and an optimization of the machining parameters was necessary to correct this problem. Since nitride peaks coincide with peaks of aluminum oxides in the diffractograms, a complementary chemical characterization is required to confirm the occurrence of nitriding.

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  • DIÊGO NARON SANTOS
  • Influência das temperaturas de pré e pós-aquecimento de soldagem sobre as características microestruturais e mecânicas da zona termicamente afetada em ferro fundido nodular

     

  • Orientador : CLAUDIO TURANI VAZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • MARIA CELESTE MONTEIRO DE SOUZA COSTA
  • JOEL LIMA
  • TÂNIA NOGUEIRA FONSECA SOUZA
  • Data: 21/02/2020
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  • Os ferros fundidos são ligas ferro-carbono que apresentam uma combinação de propriedades físicas e mecânicas atrativas para inúmeras aplicações na indústria em geral. Nodulares ou dúcteis apresentam, em sua microestrutura, a grafita na forma esferoidal e constituem uma importante família dos ferros fundidos. Devido à sua tenacidade, ductilidade e resistência mecânica são empregados em exigentes aplicações de setores como a indústria automotiva e de geração de energia eólica. Uma particularidade destas ligas é a soldabilidade, que sempre foi vista como complexa e de difícil execução se comparada à soldagem dos aços. Tal dificuldade está intimamente ligada ao seu elevado teor de carbono. Contudo, a soldagem traz também benefícios, podendo ser aplicada na união ou em reparos de defeitos de fabricação ou de danos em uso. Dessa forma, o objetivo dessa pesquisa foi estudar o efeito das temperaturas de pré e pós-aquecimento de soldagem sobre as características microestruturais e mecânicas da zona termicamente afetada em ferro fundido nodular. Em relação aos testes com pré-aquecimento apenas, para um aumento da temperatura observou-se um aumento da largura e penetração do cordão, da área da seção transversal da zona fundida, bem como da largura da zona termicamente afetada, enquanto o ensaio por líquido penetrante revelou uma diminuição das descontinuidades. Os valores de microdureza para a zona termicamente afetada tenderam a diminuir à medida que se aproximou do metal de base. Além disso, estes valores foram mais próximos entre si quanto maior foi a temperatura de pré-aquecimento, formando martensita e austenita retida. Após tratamento térmico de recozimento, a zona termicamente afetada apresentou valores de dureza similares aos do metal de base, formando microestruturas características do mesmo (perlita, ferrita e grafita nodular).


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  • Cast irons are ferro-carbon alloys that have a combination of attractive physical and mechanical properties for countless general industry applications. Nodular or ductile, they present, in its microstructure, graphite in spheroidal form and constitute an important family of cast irons. Due to its toughness, ductility and mechanical resistance, they are used in demanding applications in sectors such as the automotive and wind power generation industry. A particularity of these alloys is the weldability, which has always been seen as complex and difficult to perform when compared to steel welding. This difficulty is closely linked to its high carbon content. However, welding also has benefits, and it can be applied when joining or repairing manufacturing defects or damage in use. Thus, the objective of this research was to study the effect of pre and post-heating temperatures on the microstructural and mechanical characteristics of the heat-affected zone in nodular cast iron. In relation to tests with preheating only, for an increase in temperature, an increase in the width and penetration of the weld bead was observed, in the transversal section area of the molten zone, as well as in the width of the heat-affected zone, while the test by penetrating liquid revealed a decrease in discontinuities. The microhardness values for the heat-affected zone tended to decrease as it approached the base metal. In addition, the microhardness values were closer to each other the higher the preheating temperature, forming martensite and retained austenite. After annealing heat treatment, the heat-affected zone showed hardness values similar to those of the base metal, forming microstructures characteristic of the same (perlite, ferrite and nodular graphite).

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  • KEILA CRISTINA VILELA
  • Influência da temperatura do tratamento térmico de revenimento de duplo estágio sobre a microestrutura e propriedades do metal de solda 13%Cr, 4%Ni e 0,4%Mo.

  • Orientador : CLAUDIO TURANI VAZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • FRANK DE MELLO LIBERATO
  • Data: 27/02/2020
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  • O aço inoxidável martensítico fundido CA6NM é empregado na construção de rotores, componentes utilizados em turbinas hidráulicos. Sua escolha é devido ao custo de fabricação e ao desempenho em operação. Na reparação ou fabricação desses rotores é empregado um metal de solda similar, contendo 13% de cromo, 4% de níquel e 0,4% de molibdênio, com teores de carbono inferiores a 0,04%. Por meio do emprego do tratamento térmico de revenimento de duplo estágio, é possível obter maiores valores de tenacidade. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da temperatura sobre a microestrutura e tenacidade deste metal de solda, analisado em cinco diferentes condições, além de como soldado. As microestruturas foram analisadas por meio da Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A quantidade de austenita retida foi obtida por meio da realização da Difração de Raios-X (DRX). Foi realizada a caracterização mecânica do metal de solda, com a realização do ensaio Charpy com entalhe em V, para obtenção da tenacidade, e do ensaio de dureza Vickers. Em todas as condições analisadas formou-se austenita retida, porém, os maiores teores foram encontrados nos tratamentos térmicos de duplo estágio. O revenimento realizado a 580°C/2h foi o que levou à obtenção de menor fração de austenita retida, enquanto a 650°C/2h+580°C/4h foi obtido o maior teor desse constituinte. O valor da tenacidade do metal de solda apresentou relação diretamente proporcional à porcentagem de austenita retida encontrada. Já para a dureza, essa relação foi inversa. Em todas as condições analisadas, o material apresentou mais característica de fratura frágil. As melhores propriedades mecânicas, de acordo com o objetivo do presente estudo, foram encontradas no tratamento térmico de duplo estágio.


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  • CA6NM cast martensitic stainless steel is used in the construction of rotors, components used in hydraulic turbines. Your choice is due to manufacturing cost and operating performance. A similar weld metal is used in the repair or manufacture of these rotors, containing 13% chromium, 4% nickel and 0.4% molybdenum, with carbon contents below 0.04%. Through the use of double-stage tempering heat treatment, it is possible to obtain higher values of toughness. The aim of this study was to evaluate the effect of temperature on the microstructure and toughness of this weld metal, analyzed under five different conditions, in addition to as welded. The microstructures were analyzed using Optical Microscopy (MO) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The amount of austenite retained was obtained by performing X-Ray Diffraction (XRD). The mechanical characterization of the weld metal was carried out, with the performance of the V-notch Charpy test, to obtain the toughness, and the Vickers hardness test. In all conditions analyzed, retained austenite was formed, however, the highest levels were found in double-stage heat treatments. The tempering carried out at 580 ° C / 2h was what led to the obtaining of the lowest fraction of retained austenite, while at 650 ° C / 2h + 580 ° C / 4h the highest content of this constituent was obtained. The toughness value of the weld metal was directly proportional to the percentage of retained austenite found. As for hardness, this relationship was reversed. In all the analyzed conditions, the material presented more characteristic of fragile fracture. The best mechanical properties, according to the objective of the present study, were found in the double stage heat treatment.

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  • BÁRBARA DINIZ PENA
  • Influência do ciclo térmico no comportamento de um aço com microestrutura multiconstituída e efeito TRIP

  • Orientador : ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE SILVA MAGALHAES
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • WELLINGTON LOPES
  • Data: 28/02/2020
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  • Buscando se adequar às novas regras impostas pelos governos de diversos países em relação ao lançamento de gases tóxicos na atmosfera, a indústria automobilística começou a desenvolver novos materiais ou a aperfeiçoar os já existentes visando reduzir o peso dos veículos, visto que há uma relação direta entre o peso, o consumo de combustível e, consequentemente, a emissão de CO2 ao ar.Nesse contexto de crescente preocupação mundial com a preservação ambiental, surgiu oaço TRIP, que apresenta uma combinação única de propriedades, aliando elevada resistência mecânica a altos níveis de ductilidade, o que possibilitou a produção de chapas mais finas, sem prejudicar a segurança dos passageiros. A junção de características consideradas conflitantes em um mesmo aço foi possível devido a sua microestrutura multiconstituída, que apresenta fases bem distintas entre si, e ao efeito TRIP, caracterizado pela transformação de austenita retida em martensita mediante deformação plástica. Dessa forma, por meio da utilização de parâmetros de processamento adequados, principalmente de tratamento térmicos, pode-se obter a microestrutura e propriedades mecânicas desejadas. Neste trabalho, serão avaliadosos efeitos de diferentes ciclos térmicos eseusparâmetros na microestrutura e no desempenho mecânico de um aço assistidos pelo efeito TRIP, bem como sua capacidade de encruamento e conformabilidade.


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  • Different countries are defining new rules about toxic gases emission, as the concern about environmental preservation grows each year. As cars are responsible for a large part of the emission of these gases, mainly CO2, the automobile industry needed to adapt and started to develop new materials or to improve existing ones in order to reduce the total vehicles weight, since there is a direct relationship between weight, the fuel consumption and the CO2 emission into the atmosphere. In this context, TRIP steel was developed, which presents a unique combination of high strength levels and good ductility. Because of this, the production of thinner sheets without sacrificing passenger safety was possible. The combination of antagonist characteristics in the same steel was possible due to its multiphase microstructure and to the TRIP effect, characterized by the transformation of retained austenite in martensite by plastic deformation. Thus, using right processing parameters, especially of heat treatment, the desired microstructure and mechanical properties can be obtained. In this work will be evaluated the influence of different thermal cycles and its parameterson the microstructure and on the mechanical performance of steels assisted by the TRIP effect, besidesits hardening potential and workability.

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  • JUSCELINO MENDES PRADO
  • Influência do aporte térmico sobre a zona termicamente afetada de aços de alta resistência microligados ao vanádio e ao nióbio para aplicação estrutural.

  • Orientador : CLAUDIO TURANI VAZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • HELDER CARVALHO FERREIRA
  • ALEXANDRE QUEIROZ BRACARENSE
  • Data: 28/02/2020
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  • Os aços microligados ao nióbio e ao vanádio têm se destacado nos últimos anos, isso se deve ao grande potencial de utilização em aplicações estruturais, principalmente em produtos longos de alta resistência. A utilização desses elementos de liga, juntamente com o tratamento termomecânico controlado, proporciona a formação de uma microestrutura homogênea, o que aumenta a resistência mecânica concomitantemente com o incremento da tenacidade do material, isso ocorre devido ao refinamento de grão e à formação de precipitados, que é um fenômeno peculiar a esses aços microligados de alta resistência (ARBL). Entretanto, a utilização de elementos microligantes ainda não foi amplamente estudada, principalmente no que diz respeito aos aços com alto carbono equivalente. Um valor deste somado a presença de elementos como o V e o Nb pode levar a efeitos deletérios no material se não forem tomadas precauções durante o processo de soldagem. Estudos realizados indicam que os principais problemas encontrados na soldagem de aços microligados estão relacionados ao aporte térmico empregado, o que pode afetar as características da zona termicamente afetada (ZTA) desses metais. Dessa maneira, a escolha do ciclo térmico adotado, em função do valor do carbono equivalente e do tipo de elemento microligante poderá afetar a microestrutura e propriedades mecânicas da ZTA dos aços quando aplicados como barras de reforço estrutural. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos do aporte térmico e da adição de nióbio sobre a ZTA de aços microligados ao vanádio com elevado carbono equivalente destinados a aplicação como barras estruturais. Para tanto, foram refundidas em barras de aços microligados ao V e NbV pelo processo GTAW (Gas-shielded Tungsten Arc Welding). Os resultados indicam a região de grãos grosseiros da ZTA como sendo o local de maior criticidade durante soldagem desses aços. Podendo apresentar grão com crescimento anormal (>100µm) para soldagem com alto aporte térmico ou a presença de microestrutura martensítica em baixos aportes térmicos. Esses dois fenômenos também estão relacionados ao Pcm (parâmetro crítico do metal) e a adição de nióbio, que podem favorecer ou retardar essas ocorrências. Em contrapartida, os resultados não indicam a redução de dureza em nenhuma região da ZTA, mostrando ser uma vantagem, seja em termos de aporte térmico ou pela adição de Nb.


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  • Microallyed steels with niobium and vanadium have been outstanding in recent years, this is due to the great potential of use in structural applications, especially in long products of high strength. Addition of alloying elements, together with the TermoMechanical Control Process, provides formation of homogeneous microstructures, besides increasing the strength concomitantly with the increase of. This occurs due to the grain refinement and the formation of precipitates, which is a phenomenon peculiar to high strength microalloyed steels (HSLA). However, the use of micro-alloying elements has not yet been extensively studied, especially for steels with high equivalent carbon content. A high value of equivalent carbon added by elements such as V and Nb can lead to deleterious effects on the material if no precautions are taken during the welding process. Studies indicate that the main problems found in the welding of microallyed steels are related to heat input, which may affect the HAZ characteristics of these metals. Thus, depending on the chosen heat input, the value of equivalent carbon and on the type of element, it will be possible to have changes in the width, hardness and microstructure of the HAZ. This may affect the characteristics of these steels when applied as reinforcing bars. Thus, the objective of this work was to evaluate the effects of heat input and niobium addition on the HAZ of high carbon equivalent vanadium microalloyed steels for application as reinforcing bars. Thus, welds were carried out on V and NbV microalloyed steel rebars by the GTAW (Gasshielded Tungsten Arc Welding) process. The results indicate the coarse grains region of HAZ as the most critical place during welding. Abnormal grains (> 100µm) for welding with high heat input or the presence of martensite in low heat input were observed. Both phenomena are also related to Pcm (critical metal parameter) and the niobium content, which may favor or delay these occurrences. On the other hand, the results do not indicate softness in any region of the HAZ, proving to be an advantage, either in terms of applied heat input or by the addition of niobium in the steels.

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  • MARIANE REZENDE DIAS
  • Obtenção e Processamento de Microesferas de Alginato/Vidro bioativo

  • Orientador : HERMES DE SOUZA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • MARIA CRISTINA MONTEIRO DE SOUZA COSTA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 31/03/2020
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  • Com a evolução tecnológica ocorrida e em progresso, o estilo de vida da população se torna cada vez mais intenso, com maiores riscos associados, o que leva ao aumento da necessidade de procedimentos para regeneração óssea, seja devido a lesões ou a patologias. Existem diversos procedimentos distintos para realização de tal regeneração, porém é necessário o desenvolvimento de sistemas mais eficientes e com melhores resultados. O alginato é um polissacarídeo natural, obtido a partir de algas marrons, possuindo propriedades de biocompatibilidade e biodegradabilidade, sendo amplamente aplicado na indústria farmacêutica e na medicina. Devido a sua reação com íons de cálcio, é possível a formação de hidrogéis, tornando-o insolúvel no meio fisiológico e levando ao aumento da resistência mecânica. Já o vidro bioativo é um material a base de sílica amorfa, amplamente utilizado como biomaterial devido a sua bioatividade, osteocondução, osteoindução e rápida ligação com o tecido ósseo, formando hidroxiapatita carbonatada quando em contato com fluidos corporais. Contudo esse material apresenta baixa resistência à compressão quando comparado aos tecidos ósseos, sendo necessária sua associação a polímeros biodegradáveis. Combinando o vidro bioativo com matriz de alginato pode ocorre aumento da resistência mecânica devido à presença do polímero, mantendo as propriedades osteocondutoras do vidro bioativo. Para aplicações em pequenas regiões é necessário que o material seja moldável, assim o objetivo principal do estudo é a obtenção de microesferas do compósito alginato/vidro bioativo, analisando sua viabilidade como matriz para regeneração de tecido ósseo. As microesferas serão obtidas pela produção individual de suspensão de alginato e de solução precursora de vidro-bioativo, que serão trabalhadas em diferentes proporções e extrudadas através de agulha, gota a gota, em solução de CaCl2, buscando promover a sua reticulação. As microesferas obtidas serão caracterizadas quanto a sua morfologia, por microscopia eletrônica de varredura, e quanto a sua composição por meio de DRX, FTIR e TG, além da verificação do comportamento frente à ensaio de imersão em fluidos corporais simulados. Buscando determinar a composição das esferas que apresentem melhores resultados para aplicação como biomaterial e os melhores parâmetros para sua obtenção.


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  • With the technological evolution occurred and in progress, the population's lifestyle becomes increasingly intense, with greater associated risks, which leads to an increased need for procedures for bone regeneration, whether due to injuries or pathologies. There are several different procedures to perform such regeneration, however, it is necessary to develop more efficient systems with better results. Alginate is a natural polysaccharide, obtained from brown algae, having properties of biocompatibility and biodegradability, being widely applied in the pharmaceutical industry and in medicine. Due to its reaction with calcium ions, the formation of hydrogels is possible, making it insoluble in the physiological environment and leading to an increase in mechanical resistance. Bioactive glass is a material based on amorphous silica, widely used as biomaterial due to its bioactivity, osteoconduction, osteoinduction and rapid bonding with the bone tissue, forming carbonated hydroxyapatite when in contact with body fluids. However, this material presents low compressive strength when compared to the bone tissues, being necessary its association to biodegradable polymers. Combining the bioactive glass with alginate matrix may increase the mechanical resistance due to the presence of the polymer, maintaining the osteoconductive properties of the bioactive glass. For applications in small regions it is necessary that the material be moldable, so the main objective of the study is to obtain microspheres of the alginate / bioactive glass composite, analyzing its viability as a matrix for regeneration of bone tissue. The microspheres will be obtained by the individual production of alginate suspension and glass-bioactive precursor solution, which will be worked in different proportions and extruded through a needle, drop by drop, in a solution of CaCl2, seeking to promote its cross-linking. The microspheres obtained will be characterized by their scanning electron microscopy morphology and their composition by means of XDR, FTIR, TG and DSC, as well as the behavioral verification of the immersion test in simulated body fluids. Aiming to determine the composition of spheres that present better results for application as biomaterial and the best parameters to obtain.

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  • LEONARDO VIANA DIAS
  • Influência das velocidades de rotação e deslocamento sobre soldas produzidas em policarbonato pelo processo Friction Stir Welding

  • Orientador : CLAUDIO TURANI VAZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • JOAO PAULO FERREIRA SANTOS
  • BRUNO SILVA COTA
  • Data: 22/06/2020
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  • O aumento do uso dos materiais poliméricos, principalmente em aplicações estruturais, fomenta a necessidade de produção de peças maiores e mais complexas, atendendo a setores cada vez mais exigentes. Apesar da fácil processabilidade dos polímeros, propriedades como baixa temperatura de degradação, baixa condutividade térmica, baixa capacidade de difusão e baixa molhabilidade, além da grande variedade de grades e misturas, dificultam a união eficaz e com alta produtividade desses materiais. Dentro os diversos processos de união de polímeros, um dos mais recentes é o processo de soldagem por Friction Stir Welding (FSW), que se baseia no aquecimento e mistura do material devido ao atrito entre um pino em rotação e a peça. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da geometria, velocidades de rotação e deslocamento da ferramenta em soldas de chapas de policarbonato submetidas ao processo FSW. Foi observado que maiores velocidades de rotação da ferramenta geram um maior aumento de temperatura na peça, propiciando uma mistura mais homogênea e um cordão mais íntegro. Já o aumento da velocidade de translação reduziu as temperaturas de pico atingidas nas chapas soldadas por ambas ferramentas. A razão R/T foi calculada como 78,2 para a ferramenta de pino cilíndrico e 65,5 para a ferramenta de pino cônico, que produziu soldas com melhores propriedades mecânicas dado a maior superfície de contato com o substrato e menor volume de material afetado. O maior limite de resistência à tração médio encontrado, 33,96Mpa, equivale a 54% do limite de resistência do material como recebido, e foi registrado para a peça soldada com pino cônico com uma velocidade de rotação de 2160rpm e velocidade de soldagem de 40mm/min. Os resultados alcançados mostram a aplicabilidade da soldagem FSW em policarbonato, e a razão R/T possibilita a eficiente predição dos parâmetros para otimizar o limite de resistência à tração para cada ferramenta utilizada.


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  • The increase in demand for polymeric material, especially in structural applications, calls for the need to produce bigger and more complexes parts that must meet strict standards. Although polymers easy processability, properties as low melting temperature, low thermal conductivity, low diffusion capability and low wettability, together with a wide variety of grades and mixtures, hinders the achievement of an efficient union and high productivity. Among the many polymeric-union processes, one of the most recent is the Friction Stir Welding, that relies on the heat and mixture of materials by the friction between a rotation tool and the substrate. Therefore, the present work aims to investigate the influence of the tool geometry, rotational speed and welding velocity on polycarbonate plates. It was observed that higher rotation speed results in an increase of temperature leading to more homogeneous mixture and a welding bean free of visual defects. The increase of welding speed reduces the peak temperatures achieved in the plate for both tools. The relation R/T was measured as 78.2 for cylindrical plunge and 65.5 for conical plunge, this last reached better mechanical properties due to their greater surface with the substrate and smaller volume of affected material. The best ultimate tensile strength measured, 33.96MPa, is 54% of the one measured for the unprocessed material plate, and that value was measured in the weld made using the conical plunge at a rotation speed of 2160rpm and a welding speed of 40mm/min. The results exhibit the applicability of friction stir welding in polycarbonate, and the relation R/T enables an efficient prediction of welding parameters to optimize mechanical properties for each tool.

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  • MARCUS VINÍCIUS MARQUES HOTT
  • PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS DE TiO2 MICRO E NANOESTRUTURADOS SOBRE A LIGA Ti6Al4V DEPOSITADOS ATRAVÉS DE PROCESSO ELETROQUÍMICO ANÓDICO

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • KÁTIA MICHELLE FREITAS
  • ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 27/07/2020
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  • A literatura tem demonstrado que a interação entre um implante e o tecido ósseo depende de fatores como a morfologia e a composição superficial do dispositivo a ser implantado. Em vista disso, é de extrema importância o estudo e o aprimoramento de técnicas capazes de modificar a superfície dos materiais utilizados como implantes, no sentido de potencializar suas propriedades osteocondutoras e bioativas, melhorando seu desempenho biológico. Neste trabalho, a superfície da liga Ti6Al4V foi modificada através do processo eletroquímico de anodização com o objetivo de alterar a morfologia de sua camada natural de dióxido de titânio (TiO2). Foram produzidos dois tipos de filmes finos distintos de TiO2, com características microporosas (MP) e nanotubulares (TNT), a fim de serem avaliados morfologicamente, fisicamente e biologicamente. Os MPs foram obtidos a partir da anodização com eletrólito de H3PO4 (1,0 mol/L), aplicação de uma diferença de potencial (DDP) de 174 V CC, durante 5 minutos; e os TNTs foram produzidos a partir da anodização com eletrólito de C6H8O7 (0,1 mol/L) + NaF (0,5 %p/p), aplicação de DDP de 20 V CC, durante 90 minutos. A caracterização morfológica e química foi realizada por Microscopia Eletrônica de Varredura com Espectroscopia de Energia Dispersiva (MEV / EDS), Difração de Raios X (DRX) e Fluorescência de Raios X (FRX). Os MPs obtiveram diâmetro médio aproximado de 0,49 µm, distribuídos aleatoriamente sobre o substrato e os TNTs alcançaram um valor médio de 73 nm em seu diâmetro, auto organizados paralelamente entre si. A camada de TNT se mostrou mais rugosa (0,188 µm) que a MP (0,159 µm). Ambos os filmes obtiveram características hidrofílicas apresentando ângulos de contato entre 36° e 38°. Após o ensaio de SBF (Simulated Body Fluid), foram identificadas deposições de Ca e P sobre os dois filmes, podendo sinalizar formação de apatita na superfície. Os MPs e os TNTs revelaram indícios de não serem citotóxicos ao final dos ensaios de difusão em ágar e macrodiluição com o teste resazurina; a adesão celular, avaliada com cepa bacteriana, se apresentou morfologicamente mais favorável sobre a superfície nanotubular. Por fim, através do ensaio de riscamento, o TNT apresentou uma carga Lc1 na ordem de 6,2 N e se mostrou mais aderido ao substrato que o MP, com uma carga Lc1 na ordem de 8,3 N.


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  • The literature has demonstrated that the interaction between an implant and bone tissue depends on factors such as morphology and surface composition of the device to be implanted. Therefore, it is extremely important to study and improve techniques capable of modifying the surface of materials used as implants, in order to enhance their osteoconductive and bioactive properties, improving their biological performance. In this work, the surface of the Ti6Al4V alloy was modified through the anodic oxidation electrochemical process in order to change the morphology of its natural layer of titanium dioxide (TiO2). Two different types of TiO2 films, with microporous (MP) and nanotubular (TNT) characteristics, were produced in order to be evaluated morphologically, physically and biologically. The MP films were obtained from anodizing with H3PO4 electrolyte (1.0 mol/L), applying 174 V DC potential, during 5 minutes; and the TNT films were produced from anodizing with C6H8O7 electrolyte (0.1 mol/L) + NaF (0.5% w/w), applying 20 V DC potential, during 90 minutes. The MPs reached an approximately average diameter of 0.49 µm, randomly distributed on the substrate and the TNTs got an average diameter of 73 nm, aligned in parallel to each other. The TNT layer showed to be rougher (0,188 µm) than the MP (0,159 µm). Both films obtained hydrophilic characteristics getting contact angle values between 36° and 38°. After the Simulated Body Fluid (SBF) test, depositions of Ca and P on both films were identified, which may sign the apatite formation on the surface. The MPs and TNTs showed evidence of not being cytotoxic through the agar diffusion and macrodilution assays with the resazurin test; the cell adhesion, evaluated with bacterial strain, was morphologically more favorable on the nanotubular surface. Finally, through the scratch test, TNT layer showed be more adhered to the substrate, with Lc1 load close to 6 N, than MP layer with Lc1 load about 8 N.

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  • LUCIANO ELIAS
  • AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE NITRETAÇÃO POR DESCARGAS ELÉTRICAS EM FERRO FUNDIDO NODULAR AUSTEMPERADO

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • LEONARDO NEVES
  • Rogério Gondim Costa
  • Data: 31/07/2020
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  • O mercado a cada dia torna-se mais competitivo, o que faz com que os Engenheiros e Cientistas de materiais desenvolvam mecanismos para obter soluções e processos mais econômicos. A usinagem por descargas elétricas (EDM) é um processo que está sendo pesquisado por permitir que algumas adaptações sejam realizadas obtendo viabilidade de usinar materiais metálicos, imerso em solução aquosa contendo ureia, gerando uma superfície enriquecida com nitretos. Processo este que aumenta a dureza da peça e consequentemente aumento da vida útil. Neste trabalho estudou-se a viabilidade de nitretar amostras de ferro fundido nodular austemperado (ADI) e verificar a formação da camada nitretada na superfície do material. Os ensaios para avaliação do processo foram: Ensaios de dureza da camada ZR e da ZAC, avaliando as propriedades mecânicas; por meio da difração de raios X (DRX), determinar os nitretos formados na camada nitretada; medir a espessura de camada nitretada, a formação da zona refundida e a zona afetada pelo calor (ZAC), utilizando a microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e avaliar o desempenho dos materiais cobre e grafita por meio de quantificar o desgaste dos eletrodos ferramenta de cobre e grafita em função do material removido, calculando a taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste do eletrodo de cobre e grafite ferramenta (TD) e desgaste volumétrico relativo (DVR). Os resultados mostraram formação de camada nitretada na superfície das amostras usinadas com os dois tipos de eletrodos. Observou-se aumento significativo dos valores da dureza.


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  • Every day the market becomes more competitive, which makes Engineers and Material Scientists develop mechanisms for more economical solutions and processes. Electrical discharge machining (EDM) is a process that is being researched for allowing some adaptations to be made obtaining the feasibility of machining metallic materials, immersed in aqueous solution containing urea, generating a surface enriched with nitrides, which increases the hardness of the part and consequently increase the useful life. In this work the feasibility of nitriding samples of austempered nodular cast iron (ADI) and verify the formation of the nitrided layer on the surface of the material was studied. The tests for the evaluation of the process were: Hardness tests of the ZR layer and ZAC, evaluating the mechanical properties; by means of X-ray diffraction (XRD), determine the nitrides formed in the nitrided layer; to measure the thickness of the nitrided layer, the formation of the recast zone and the heat affected zone (ZAC) using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) and to evaluate the performance of the copper and graphite materials by quantifying the wear of Copper and graphite tool electrodes as a function of the material removed, calculating material removal rate (TRM), copper electrode wear rate and graphite tool (TD) and relative volumetric wear (DVR). The results showed nitrided layer formation on the surface of the samples machined with the two types of electrodes. A significant increase in hardness values was observed. 

2019
Dissertações
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  • DIOVANI ANTÔNIO COUTO
  • Caracterização da superfície usinada do aço ABNT 4340 endurecido por meio dos processos de torneamento e retificação.

  • Orientador : LEONARDO ROBERTO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO ROBERTO DA SILVA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • ALEXANDRE MENDES ABRÃO
  • LUIS HENRIQUE ANDRADE MAIA
  • Data: 06/02/2019
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  • O desenvolvimento de materiais para ferramentas de corte tem favorecido o torneamento de aços endurecidos, que vem substituindo em alguns casos a retificação. Durante a usinagem de materiais endurecidos, altas temperaturas são geradas devido à remoção de material e também tensões residuais são induzidas próximo à superfície usinada afetando o comportamento mecânico do material. A caracterização da topografia de superfícies de engenharia é muito importante em aplicações envolvendo atrito, lubrificação, desgaste e fadiga. Apesar da grande maioria das superfícies ser especificada por parâmetros 2D, muitas vezes eles não são suficientes para caracterizar uma superfície. Este trabalho visa analisar a caracterização da superfície usinada do aço ABNT 4340 endurecido, por meio do processo de torneamento utilizando ferramentas de cerâmica mista e de nitreto cúbico de boro policristalino (PcBN), na operação de acabamento sob condição de corte a seco e com fluido de corte,  e também pelo processo de retificação  utilizando rebolo de óxido de alumínio (Al2O3). A caracterização da superfície foi avaliada por meio dos parâmetros de superfície 2D de amplitude: Ra, Rz Rt, dos parâmetros estatísticos: Rku e Rsk e dos parâmetros funcionais: Rk, Rpk, Rvk, Kp, por meio dos parâmetros de superfície 3D de amplitude: Sa, Sq, Sz, Sp, Sv, St, dos parâmetros estatísticos: Ssk e Sku, dos índices funcionais: Sbi, Sci, Svi, dos parâmetros funcionais: Sk, Spk, Svk, Smr1, Smr2, Sa1, Sa2 e dos parâmetros funcionais de volume: Vmp, Vmc, Vvc, Vvv e também pela análise da tensão residual. Em relação aos parâmetros de superfície 2D e 3D, de um modo geral o torneamento obteve melhor desempenho nos parâmetros avaliados. As tensões residuais apresentadas na retificação foram todas compressivas, já no torneamento obteve-se tensão residual de tração quando utilizou ferramentas de corte de cerâmica e tensões residuais compressivas quando utilizou ferramenta de corte de PcBN. As tensões residuais compressivas são benéficas para o componente usinado, atuando  como inibidora à nucleação e propagação de trincas. Mediante resultados, conclui-se a possibilidade do torneamento em materiais endurecidos como alternativa a retificação.


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  • The development of new materials for cutting tools has favored the turning of hardened steels, which has been replacing in some cases the grinding. During machining of hardened materials high temperatures are generated due to the removal of material and also residual stresses are induced on the machined surface affecting the mechanical behavior of the material. The characterization of topography of engineering surfaces is very important in applications involving friction, lubrication, wear and fatigue. Although the vast majority of surfaces are specified by 2D parameters, they are often not sufficient to characterize a surface. This work aims at analyzing the characterization of the machined surface of the hardened ABNT 4340 steel by means of the turning process using mixed ceramic and polycrystalline boron nitride (PcBN) tools in the finishing operation under dry and fluid cutting conditions and also by the grinding process using aluminum oxide (Al2O3) grinding wheel. The surface characterization was evaluated by means of the 2D surface parameters: Ra, Rz Rt, of the statistical parameters: Rku and Rsk and of the functional parameters: Rk, Rpk, Rvk, Kp, by means of the 3D surface parameters of amplitude Sa, Sq, Sz, Sp, Sv, St, of the statistical parameters: Ssk and Sku, of the functional indexes: Sbi, Sci, Svi, of the functional parameters: Sk, Spk, Svk, Smr1, Smr2, Sa1, functional parameters of volume: Vmp, Vmc, Vvc, Vvv and also by the residual stresses analysis. Regarding the 2D and 3D surface parameters, in general the turning  obtained better performance in the evaluated parameters. The residual stresses presented in the grinding were all compressive, whereas in the turning process residual tensile stress was obtained when using cutting tools of ceramic and compressive residual stresses when using a cutting tool of PcBN. The compressive residual stresses are beneficial for the machined component, acting as inhibitor to the nucleation and propagation of cracks. By means of results, the possibility of turning in hardened materials as an alternative to grinding is concluded.

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  • Bruna Luiza dos Santos
  • Estudo do efeito da transformação martensítica no comportamento mecânico do aço AISI 430 sob diferentes trajetórias de deformação

  • Orientador : WELLINGTON LOPES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • PEDRO HENRIQUE RODRIGUES PEREIRA
  • WELLINGTON LOPES
  • Data: 18/02/2019
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  • A mudança na trajetória de deformação, proveniente da combinação de esforços mecânicos durante um processo de conformação, pode influenciar na resposta mecânica de muitas ligas metálicas, que dependerá do processamento mecânico imposto e das particularidades estruturais da liga. Apesar do aço inoxidável AISI 430 ser ferrítico, austenita pode ser obtida em sua microestrutura em elevadas temperaturas, tornando-o apto a sofrer endurecimento devido à formação de martensita durante o tratamento térmico de têmpera. O comportamento mecânico do aço inoxidável ferrítico AISI 430, em função da mudança da trajetória de deformação com tratamentos térmicos, foi estudado. Neste caso, chapas de aço inoxidável ferrítico AISI 430 foram caracterizadas por meio de ensaios de tração, cisalhamento, microdurezaVickers, ensaio metalográfico e difração de raios X, em seu estado inicial e após tratamentos térmicos de recozimento e de têmpera. Amostras foram recozidas, pré-deformadas (em tração, em cisalhamento, em cisalhamento direto-reverso, em laminação e em combinações de tração com cisalhamento e de laminação com cisalhamento), tratadas termicamente em têmpera e, posteriormente, tracionadas e/ou cisalhadas. O tratamento térmico de têmpera promoveu a formação de martensita no aço AISI 430, aumentando a resistência mecânica e diminuindo a ductilidade do material, mesmo quando foi imposta pré-deformação ao aço antes da têmpera. De modo adicional, verificou-se a ocorrência do efeito Bauschinger quando o aço foi submetido a carregamentos do tipo cisalhamento direto/cisalhamento reverso, com a realização de têmpera entre os carregamentos. De forma geral, quanto menor a quantidade de pré-deformação imposta, maior a resistência mecânica do aço AISI 430 após o tratamento térmico de têmpera, indicando que a menor densidade de discordâncias favoreceria a transformação martensítica.


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  • Changes in the mechanical efforts combination applied on metallic material during a forming process also changes the strain path. It influences on the mechanical behavior of many alloys, which depends on the mechanical processing applied and the structural particularities of the alloy. Although the AISI 430 stainless steel is ferritic, austenite can be obtained in its microstructure at high temperatures. Which makes possible increase the steel hardening by quenching, due to the formation of martensite. It was studied the mechanical behavior of the AISI 430 ferritic stainless steel after different combinations of strain path and heat treatments. AISI 430 ferritic stainless steel sheets were characterized using tensile, shear, Vickers hardness, metallographic and X-ray diffraction tests. The steel was characterized as received and after annealing and quenching. Samples were annealed, pre-deformed (tensile, shear, straight-reverse shear, cold rolling and combination of traction with shear and cold rolling with shear), heat treated in quenching and, after, tensile tested and/or shear tested again. The quenching heat treatment promoted the formation of martensite in the AISI 430 steel, increasing its mechanical strength and decreasing its ductility, even when the steel was pre-deformed before the quenching. In addition, the Bauschinger effect occurred when straight-reverse shear efforts were applied with the quenching heat treatment between the loadings. In general, the lower the amount of pre-deformation imposed, the higher the mechanical strength of the AISI 430 steel after the tempering heat treatment. Which indicates that the lower density of discordances favors the martensitic transformation.

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  • Franciele Teixeira Félix
  • Síntese e caracterização de espumas híbridas de vidro bioativo/goma gelana para aplicação biomédica

  • Orientador : HERMES DE SOUZA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AGDA ALINE ROCHA DE OLIVEIRA
  • ANGELA DE MELLO FERREIRA
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • Data: 18/02/2019
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  • A perda de tecido ósseo por traumas e doenças degenerativas constitui fator limitante para a qualidade e expectativa de vida da população em geral, onde o reparo de defeitos críticos requer uso de scaffolds biocompatíveis que estimulem a regeneração tecidual. O vidro bioativo (VB) é material cerâmico composto por frações específicas de SiO2, CaO e P2O5. Apresenta propriedades de bioatividade, osteoindução, osteocondução e angiogênese. Entretanto, é frágil e pouco tenaz para aplicação óssea. A goma gelana (GG) é polissacarídeo aniônico, hidrofílico, biodegradável, produzido pela bactéria Sphingomonas elodea. Possui afinidade com Ca2+ e estabelece pontes iônicas entre suas cadeias para formar gel. É mineralizável com fosfatos de cálcio, o que confere bioatividade e resistência mecânica, entretanto seus valores são inferiores aos requeridos pelo osso.Esse trabalho consistiu na obtenção de híbridos associando a elasticidade da GG e a rigidez do VB, para possível reparação óssea. A síntese foi feita pela rota sol-gel e as misturas com diferentes proporções de VB e GG buscaram a obtenção de nanohíbridos porosos. Os materiais produzidos foram caracterizados por inspeção visual, físico quimica, morfológica, testados por meio de teste in vitrode degradação em meio aquoso, e foi investigada a precipitação de íons após imersão dos compósitos em fluido corporal simulado (SBF). Devido à natureza biocompatível e osteoreparadora dos materiais, este sistema se apresentou viável e promissor para obtenção de morfologia compatível para aplicações de regeneração óssea.


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  • Bone tissue loss due to trauma or degenerative diseases is a limiting factor for the life quality and life expectancy of the general population, where the repair of critical defects requires the use of biocompatible scaffolds that stimulate tissue regeneration. Bioactive glass is ceramic material composed of specific fractions of SiO2, CaO and P2O5. It presents properties as bioactivity, osteoinduction, osteoconduction and angiogenesis. However, it is fragile and less tenacious for bone application. Gellan gum is anionic, hydrophilic, biodegradable polysaccharide produced by the bacterium Sphingomonas elodea. It has Ca2+ affinity and establishes ionic bridges between its chains to form a gel. It is mineralizable with calcium phosphates, which gives bioactivity and mechanical resistance, however their values are inferior to those required by bone.This work consisted in obtaining hybrids associating thegellan gum elasticity and bioactive glass rigidity, for possible bone repair. The synthesis was done by the sol-gel route and the mixtures, with different proportions of gellan gum and bioactive glass, aimed to obtain porous nanohybrids. The materials produced were characterized by visual, physical, chemical and morphological inspection, tested by in vitro degradation test in aqueous solution, and the ions precipitation on the composites after immersion in simulated body fluid was investigated. Due to the biocompatible and osteoreparative nature of the materials, this system presented viable

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  • DANIEL BRANDÃO DE ANGELIS
  • Influência da direção de usinagem na evolução do desgaste das ferramentas de corte no fresamento frontal do aço SAE 1045 a seco e com aplicação de mínima quantidade de lubrificante

  • Orientador : SANDRO CARDOSO SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE MENDES ABRÃO
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • SANDRO CARDOSO SANTOS
  • WAGNER SADE
  • Data: 19/02/2019
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  • Compreender os fenômenos que ocorrem durante os processos de usinagem contribui para o aumento da previsibilidade dos mesmos, o que possibilita uma maior eficiência durante a fabricação. A compreensão da influência das variáveis e dos parâmetros de usinagem é de fundamental importância para entender o comportamento do processo. O fresamento é caracterizado pela alta taxa de remoção de material e pelo corte interrompido. Essa intermitência faz com que a ferramenta de corte seja submetida a variações cíclicas de temperatura e tensão, o que desfavorece a aplicação de fluido de corte pelo método tradicional no processo. Diante disso, neste trabalho foi avaliado a influência da direção de usinagem na evolução do desgaste da ferramenta de corte no fresamento frontal do aço SAE 1045 a seco e com aplicação de fluido de corte por meio da técnica de mínima quantidade de lubrificante. As direções de usinagem adotadas foram a longitudinal, ao longo do comprimento do corpo de prova, e a transversal, ao longo da largura do mesmo. Foram utilizadas barras de seção quadrada do aço SAE 1045 laminado com dimensões de 100mm x 400mm, além de ferramentas de corte de metal duro. Os ensaios foram conduzidos a seco e com aplicação do MQL com dois fluidos diferentes. Em cada condição de teste os corpos de prova foram usinados na direção longitudinal e transversal, o que resultou em um total de seis condições de ensaio. Simultaneamente aos ensaios de fresamento, foram coletados os sinais de vibrações mecânicas do sistema A evolução do desgaste nas ferramentas de corte foi analisada com o microscópio óptico. A cada parada para análise das ferramentas foi avaliado o acabamento superficial nos corpos de prova. Ao fim dos ensaios em cada condição as ferramentas foram analisadas pela microscopia eletrônica de varredura, o que possibilitou a identificação das formas e dos mecanismos de desgaste atuantes. De um modo geral, observou-se que a aplicação do MQL foi benéfica para a vida das ferramentas e, em alguns casos, melhorou o acabamento superficial da peça. Os sinais de vibrações mecânicas coletados mostraram relação com a evolução do desgaste nas ferramentas.


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  • Understanding the phenomen at hat occur during the machining processes contributes to the in crease of the predictability, which allows a great erefficiency during the manufacture. The comprehend the influence of variables and machining parametersis of fundamental import anceto understand the process behavior. Milling is characterized by high rate of material removal and interrupted cutting. This intermittence causes the cutting tool to be subjected to cyclic alvariations of temperature and tension, which dis advantage the application of cutting fluid by the tradition al method in the process. In this work the influence of the machining direction was evaluated on the wear evolution of the cutting tool in the face milling of the SAE 1045 steel in dry condition and with the application of cutting fluid through the technique of minimum quantity of lubricant. The machining directions adopted were longitudinal, along the leng thof the work piece, and transversal, along the width of the work piece. Square section bars of SAE 1045 laminated steel with dimensions of 100mm x 400mm were used, also carbide cutting tools. The tests were conducted by dry and with MQL application with two diferente cutting fluids. In each test condition the worf pieces were machined in the longitudinal and transversal directions, resulting in a total of sixtest conditions. Simultane ously with the millhing tests, the mechanical vibration signal sof the system were collected. The wear evolution in the cutting tools was analyzed with the optical microscope. At each stop for analysis the tools, therough ness of the surfasse was evaluated in the work pieces. At the end of the tests in each condition, the tools were analyzed by scanning eléctron microscopy, which allowed the identificati ion of the forms and the mechanisms of wear. In general it was observed that the application of the MQL was beneficial to the life tools and, in some cases, improved the surface finish of the part. The signs of mechanical vibrations collected were related with the evolution of tool wear.

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  • FELIPE CARVALHO MOL BORGES
  • Estudo da reprocessamento de polímeros: análise da viabilidade técnica de reprocessamento de Polietileno de Alta Densidade (PEAD) pós consumo aplicado a tubos de drenagem

  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • Data: 20/02/2019
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  • Os materiais poliméricos por sua facilidade de processamento, pelo seu baixo custo e pela sua versatilidade são utilizados em diversas aplicações e cada vez mais ganham espaço no mercado como matéria prima na indústria. Porém estes materiais são obtidos de uma fonte não renovável, a maioria deles são óleo finas, obtidos pelo processamento do petróleo, e não são biodegradáveis, por estes motivos se faz necessário pensar em seu reprocessamento para garantir a sustentabilidade. O presente estudo terá como foco análise da variação das propriedades mecânicas do PEAD obtido da indústria de reciclagem e a adequação de suas propriedades para reuso como matéria prima associada a analise de sua viabilidade econômica.A pesquisa contará com amostras de materiais recicladoscedidaspelaindústria de fabricação de tubos de drenagem corrugados. A empresa parceira providenciará a granulação das amostras enviadas pelos fornecedores de matéria-prima reciclada utilizadas na construção dos corpos de prova que serão submetidos a ensaios de índice de fluidez e tração. Serão utilizados os laboratórios do CEFET-MG para realização dos ensaios nos corpos de prova com o fito de avaliar as alterações naspropriedades mecânicas do material e comparar, assim, dados dos materiaispuros com os das blendas produzidas com os materiais pós consumo, obtidos a partir de amostras fornecidas por empresas de reciclagem.


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  • Polymeric materials because of their ease of processing, low cost and versatility are used in various applications and increasingly gain market space as raw material in the industry. However, these materials are obtained from a non-renewable source, most of them are fine oil obtained from petroleum processing, and are not biodegradable. For these reasons, it is necessary to think about its reprocessing to guarantee sustainability. The present study will focus on the analysis of the variation of the mechanical properties of HDPE obtained from the recycling industry and the adequacy of its properties for reuse as a raw material associated to the analysis of its economic viability. The survey will feature samples of recycled materials ceded by the corrugated drain pipe manufacturing industry. The partner company will provide granulation of the samples sent by suppliers of recycled raw material used in the construction of the test specimens that will be subjected to mechanical, traction and impact tests. The laboratories of the CEFET-MG will be used to carry out the tests on the test specimens in order to evaluate the mechanical properties of the material and to compare data from the virgin material with those of the post consumer materials obtained from samples supplied by companies recycling.

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  • PAULO ROBERTO RIBEIRO SOARES JÚNIOR
  • Compósito cimentício de alto desempenho reforçado por fibras de aço submetido à variação controlada de temperatura

  • Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE SILVA MAGALHAES
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • Data: 27/02/2019
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  • O presente trabalho avaliou o comportamento mecânico de compósitos cimentícios de alto desempenho reforçados com fibras (CCADRF), antes e após tratamento térmico. Para isso, foram moldados corpos de prova reforçados com 1%, 3% e 5% de fibras em volume, utilizando a metodologia de calda infiltrada, após dispersão do reforço nos moldes. A concentração das fibras se deu na região sujeita à tração durante solicitações da flexão. Após a cura de 7, 14 e 28 dias, todos os exemplares foram ensaiados à flexão, sendo que a metade passou por tratamento térmico a 250°C, com aquecimento gradativo em forno elétrico. Foi observado que a exposição à temperaturas em torno de 250°C melhora o desempenho mecânico do CCRF, com a distribuição de fibras proposta. O compósito reforçado com 5% de fibras, submetido a tratamento térmico, apresentou resistência na flexão entre sete a oito vezes maior se comparado ao grupo controle sem reforço e sem aquecimento. Os resultados da análise estatística revelaram que o aumento da idade, o acréscimo do teor de fibras e a aplicação do tratamento térmico, contribuíram para o aumento da resistência, tenacidade e deflexão. O ensaio de pull-out revelou que a ligação fibra-matriz é coesa e confirmou a influência do tratamento térmico no mecanismo de adesão fibra-matriz. As imagens obtidas por microscopia digital e eletrônica de varredura ajudaram no entendimento da interface fibra-matriz, exibindo a superfície de ligação entre os elementos do compósito, e confirmou que o tratamento térmico promove alteração da superfície das fibras de aço. Os perfis de fissuração não exibiram um padrão definido e apresentaram delineamentos distintos, com distorções e tendência à inclinação, conforme o teor de fibras aumenta.


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  • The present work evaluated mechanical behavior of high performance fiber performance cementitious composites (HPFRCC), before and after thermal treatment. For this, reinforced specimens with 1%, 3% and 5% fibers by volume were molded, using the methodology of infiltrated slurry, after dispersion of the reinforcement in the molds. The concentration of fibers occurred in region subjected to traction during bending stresses. After curing at 7, 14 and 28 days, all specimens was bending tested, with half being heat treated at 250 ° C and with gradual heating in an electric oven. It has been observed that exposure to temperatures around 250 °C improves mechanical performance of HPFRCC with the proposed fiber distribution. The composite reinforced with 5% of fibers, submitted to thermal treatment, showed bending resistance between seven and eight times greater when compared to the control group without reinforcement and without heating. The results of statistical analysis revealed that increase in age, increase in fiber content and the application of heat treatment contributed to increase in strength, toughness and deflection. The pull-out assay revealed that fiber-matrix bond is cohesive and confirmed influence of heat treatment on fibermatrix bonding mechanism. The images obtained by digital and scanning electron microscopy helped to understand the fiber-matrix interface, showing bonding surface between composite elements, and confirmed that heat treatment promotes a change in the surface of steel fibers. The cracking profiles did not exhibit a defined pattern and presented distinct designs with distortions and inclination tendencies as the fiber content increases.

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  • Arthur Henrique Izumi de Abreu
  • Influência da granulometria dos pós de alumínio e da adição de pó da liga de magnésio ASTM AZ91 na obtenção de espumas metálicas. 

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • LEONARDO ROBERTO DA SILVA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • Data: 28/02/2019
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  • Materiais mais leves vem sendo cada vez mais requisitados na indústria. Nesse contexto, as espumas metálicas ganham cada vez mais campo e aplicações. Este trabalho tem como objetivo contribuir com a pesquisa sobre espumas metálicas e otimizar a rota de fabricação via metalurgia do pó. Para isso foi estudado a influência da compactação, da concentração de magnésio e do tempo de aquecimento na produção da espuma de alumínio. Os pós de alumínio com pureza superior a 99% e a liga de magnésio (AZ91) foram misturados e em seguida compactados em um molde rígido. Posteriormente, levados a um forno e aquecidos a uma taxa de 5ºC por minuto até a temperatura de 710ºC e mantidos a essa temperatura durante 30 minutos. O corpo pós sinterização foi cortado para analisar a estrutura interna da matriz em relação a geometria e a distribuição dos poros. A qualidade da espuma está atrelada a uniformidade dos tamanhos e a distribuição ao longo da matriz metálica dos poros. Com isso, a taxa de aquecimento deve ser suficientemente grande e o tempo de permanência do material em elevadas temperaturas deve ser baixo para que os poros não coalesçam. A presença do magnésio dificulta a coalescência dos mesmos e quanto maior for a pressão de compactação maior será o aprisionamento dos gases que serão liberados, porém, menor será o volume ocupado por eles.


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  • Engineering materials tend to be lighter and stronger as a requirement for structural applications. In this context, metallic foams are gaining more and more importance in this field of industrial applications, especially in the aeronautical area. This work aimed to contribute to the research on metallic foams and to improve the manufacturing route through powder metallurgy. The influence of the granulometry of the powders used, the green compacting rate, the concentration (mass fraction) of magnesium and the kinetic parameters (temperature versus time) in the production of aluminum foam were studied. Four aluminum powders of up to 99% purity were mixed with 1% titanium hydride and the addition of 5% magnesium alloy (AZ91) was evaluated. They were then packed in a mold designed for the study of metal foams constructed from SAE 4340 steel. They were then loaded into a muffle furnace and heated at a rate of 6 ° C, 16 ° C and 40 ° C per minute until the temperature of 710 ° C and maintained at that temperature for 8 minutes. The post sintering body was cut to analyze the internal structure of the matrix in relation to the geometry and the distribution of the pores. As a result of the processing, it was found that the foam quality is tied to a narrow distribution range of the sizes of the powders used (aluminum, AZ91 and the titanium expander-hydride agent) which allows better uniformity of compaction along the matrix, generating a high level of porosity. It was observed that the heating rate should be sufficient for nucleation and growth of the pores, but not so high to avoid coalescence. The presence of magnesium (AZ91) apparently facilitated the coalescence of the pores and increased the hardness of the material. It was also observed that the higher the compaction pressure (green densification) the greater the entrapment or confinement of the generated gases ( ) inside the matrix, which results in the formation of pores.

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  • Darlan Vale Bayão
  • Influência das transformações de fases nas propriedades mecânicas de um aço inoxidável duplex UNS S31803 (SAF 2205) envelhecido isotermicamente a 750°C e a 850°C

  • Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • WELLINGTON LOPES
  • GERALDO LÚCIO DE FARIA
  • Data: 28/02/2019
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  • Os aços inoxidáveis duplex (AIDs) são ligas metálicas que possuem uma microestrutura constituída por frações volumétricas aproximadamente iguais de ferrita (a) e austenita (g). Devido a tal fato, esse tipo de material possui uma excelente combinação de propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Em razão disso, os AIDs são amplamente utilizados em diversos seguimentos. No entanto, quando os AIDs são expostos a temperaturas elevadas (650 a 950ºC) sua microestrutura pode sofrer modificações e apresentar fases deletérias, que deterioram suas propriedades. Dentre essas fases, as mais prejudiciais são as fases intermetálicas sigma (s) e a chi (c). Tais fases, mesmo em pequenas frações podem provocar quedas significativas nas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão dos AIDs. Diante disso, o objetivo do presente trabalho foi caracterizar o material a partir das condições de tratamentos térmicos em que este foi submetido, analisar a influência das fases intermetálicas, especialmente a fase s, nas propriedades mecânicas do aço inoxidável duplex UNS S31803 e determinar a cinética de formação da fase s. Para tal fim, inicialmente foi realizado uma simulação termodinâmica computacional para calcular a fração das fases presentes no equilíbrio. Posteriormente, foram realizados TTs de envelhecimento isotérmico à 750, 800 e à 850ºC em tempos distintos para induzir a precipitação de fase s. Subsequentemente, as amostras foram submetidas à preparação metalográfica. Posteriormente, o material foi caracterizado microestruturalmente através das técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X (DRX). Em seguida, foi realizada a quantificação das fases presentes no material a partir das técnicas de estereologia quantitativa e ferritoscopia. E finalmente, foi proposto um modelo para predizer a cinética de formação da fase s (energia de ativação) a partir da equação de Avrami. Além disso, também foram realizados ensaios para caracterização mecânica do material através dos ensaios de dureza, ultramicrodureza, tração e impacto (Charpy-V).Resultados das técnicas de caracterização microestrutural evidenciaram que a fase s se precipitou de forma gradativa na microestrutura do material em função do tempo de exposição do material ao TT, porém existem desvios significativos entre as técnicas de quantificação de fases. Além disso, resultados da caracterização mecânica evidenciaram que o aumento da fração de s na microestrutura do material aumenta a dureza, o limite de escoamento, o limite de resistência à tração e diminui o alongamento, além da tenacidade ao impacto, deteriorando assim as propriedades mecânicas do material.


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  • Duplex stainless steels (AIDs) are metal alloys that have a microstructure consisting of approximately equal volumetric fractions of ferrite (a) and austenite (g).Due to this fact, this type of material has an excellent combination of mechanical properties and corrosion resistance. Because of this, DSSs are widely used in a variety of fields.However, when the DSSs are exposed to high temperatures (650 to 950ºC) their microstructure can undergo modifications and exhibit deleterious phases, which deteriorate its properties. Among the phases, the most deleterious are the sigma (s) and chi (c) phases.Such phases, even in small fractions, can cause significant drops in the mechanical properties and corrosion resistance of the DSSs.Given this, the aim of the present work was to characterize the material from the conditions of heat treatments (HTs) in which it was submitted, to analyze the influence of the intermetallic phases, especially the σ phase, in the mechanical properties of the UNS S31803 DSS and determine the kinetics of the σ phase formation.To this end, a computational thermodynamic simulation was initially performed to calculate the fraction of the phases present in the equilibrium.Subsequently, isothermal aging HTs were performed at 750, 800 and 850ºC at different times to induce s phase precipitation.Subsequently, the samples were subjected to the metallographic preparation. After that, the material was microstructurally characterized by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques.Subsequently, the quantification of the phases present in the material was carried out using the techniques of quantitative stereology and a feritscope. Finally, a model was proposed to predict the the kinetics of the σ phase formation (activation energy) from the Avrami equation.In addition, tests were also carried out for the mechanical characterization of the material through the hardness, ultra-microhardness, tensile and impact (Charpy-V) tests.Results of the microstructural characterization showed that the s phase precipitated gradually in the material microstructure as a function of the time of exposure of the material to the HTs, but there are significant deviations between the phase quantification techniques.Moreover, results of the mechanical characterization showed that the increase in the fraction of s in the material microstructure increases the hardness, the yield strength, the ultimate strength and decreases the elongation, in addition to the impact toughness, deteriorating the mechanical properties of the material.

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  • Ederson José da Silva
  • Dureza e módulo de elasticidade de fases presentes em material álcali-ativado

  • Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE GUIMARAES FERREIRA
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • EZEQUIEL DE SOUZA COSTA JUNIOR
  • WELLINGTON LOPES
  • Data: 15/03/2019
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  • O eucalipto é a espécie de madeira de reflorestamento mais cultivada em todo mundo. O eucalipto é uma das biomassas utilizadas na matriz energética brasileira e sua queima em caldeiras gera cinza rica em cálcio. Devido ao elevado consumo de cimento Portland em escala mundial, diversas pesquisas estão sendo realizadas para o desenvolvimento de substitutos, entre eles, os materiais álcali-ativados. Os resíduos ricos em cálcio possuem elevado potencial para a produção de materiais álcalis ativados, entretanto, a cinza de eucalipto possui teor de cálcio consideravelmente superior aos precursores presentes na literatura. Considerando isso, esse trabalho buscou avaliar a microestrutura de pastas em idades avançadas de um material de baixo carbono obtido pela ativação alcalina de cinza de cavaco de eucalipto (CCE) e fuligem originada de filtros de sistemas de despoeiramento de plantas de produção de ferro-silicio, chamada comercialmente de sílica ativa (SA). As atividades experimentais envolveram o preparo inicial das amostras, caracterizações morfológicas e mecânica das fases formadas. A análise morfológica das fases presentes nas pastas envelhecidas foi feita com utilização de microscopia eletrônica de varredura com detecção de elétrons retroespalhados (MEV) e a caracterização mecânica microestrutral dos microconstituintes individuais com a utilização de ultramicrodurômetro com indentadorBerkovich e penetração instrumentada.  A confirmação final das fases presentes foi feita através de comparação com a literatura atual.


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  • Eucalyptus is one of reforestation species most cultivated all over the world. Eucalyptus is biomass source at Brazilian energetic matrix and its use at boilers generates high-calcium content ash. Consumption of Portland cement worldwide is very high and, due to this, several researches are being provided to develop substitutes including alkali-activated materials. Calcium-rich residues have elevated potential to the production of alkali-activated materials meanwhile eucalyptus ash presents calcium content considerably higher than precursors others in the literature. The present job considered this situation and tried to evaluate the microstructure of high aged pastes (a thousand days) of low-carbon (through the alkaline activation of ash from eucalyptus chips (ECA) and soot from de-dusting filters of iron-silicon alloy production, commercially called Silica Fume (SF). Experimental activities involved the previous preparation of samples, morphological and mechanical characterization of phases and confirmation of involved phases later. Morphological analysis of phases at aged pastes used Scanning Electron Microscopy (SEM) with backscattered electrons detection imaging; microstructural mechanical characterization of individual microscopic constituents used Dynamic Ultra-microhardness Tester with Berkovich indenter and assisted penetration. Final confirmation of involved phases used comparisons with the current literature.

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  • VITOR HUGO AGUILAR CABRAL LAGE
  •  

    Avaliação da interface matriz-reforço e propriedades mecânicas de compósitos de resina epóxi reforçada por fibras de carbono oxidadas com sizing de nanotubos de carbono funcionalizados.


  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • Data: 28/03/2019
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  • O crescente desenvolvimento tecnológico cada vez mais exige materiais e componentes de elevados desempenhos mecânicos, térmicos, resistência química associados à baixa massa específica. Estas demandas podem ser encontradas nos materiais compósitos de matriz polimérica epóxi reforçados com fibra de carbono. Além disto, a dopagem deste tipo de compósitos com nanotubos de carbono (NTC) potencializa ainda mais as suas propriedades. Neste trabalho foi avaliado a formação de uma nova fase em compósitos na região de interface entre a matriz epóxi e fibras de carbono oxidadas com sizing de nanotubos de carbono funcionalizados, além de avaliado variações na resistência mecânica. Foi realizado o sizing de nanotubos de carbono nos teores de 0,10%, 0,30% e 0,50% pelo método de coating. As micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) indicaram boa dispersão na deposição de 0,10% e 0,30% de NTC, enquanto o teor 0,50% apresentou a formação de aglomerados. A avaliação da interface nos compósitos empregando microscopia de força atômica (AFM) indicou a formação de uma nova fase após o tratamento superficial das fibras, enquanto a microscopia eletrônica de varredura mostrou uma melhor adesão da resina epóxi nas fibras de carbono após fratura para os teores de 0,10% e 0,30% de nanotubos de carbono. O ensaio de tração mostrou um aumento de 24,2% na tensão limite de ruptura, 18,0% no módulo de elasticidade e 22,2% na tenacidade para deposição de 0,10% de NTC, enquanto o ensaio de flexão mostrou um aumento de 30,16% na tensão limite de ruptura e aumento de 77,2% no módulo de elasticidade para 0,10% de NTC depositados. A deposição de 0,50% não apresentou variações significativas. Os valores para resistência ao impacto foram estatisticamente iguais para todas amostras. Os resultados indicam a formação da interfase de maior resistência mecânica nos compósitos confeccionados após sizing de NTC em 0,10% e 0,30%, o que reflete nas suas melhores propriedades mecânicas.


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  • The increasing technological development increasingly demands materials and components of high mechanical performances, thermal, chemical resistance associated with low specific mass. These demands can be found in carbon fiber reinforced epoxy polymer matrix composites. In addition, the doping of this type of composites with carbon nanotubes (CNT) further enhances their properties. This work evaluated the formation of a new phase in composites in the interface region between the epoxy matrix and oxidized carbon fibers with sizing of functionalized carbon nanotubes, besides evaluating variations in mechanical resistance. Was fulfilled the sizing of carbon nanotubes at the levels of 0.10%, 0.30% and 0.50% by weight by the coating method. The micrographs obtained by scanning electron microscopy (SEM) indicated good dispersion in the deposition of 0.10% and 0.30% of CNT, while the 0.50% content presented the formation of agglomerates. The evaluation of the interface in the composites using atomic force microscopy (AFM) indicated the formation of a new phase after the superficial treatment of the fibers, whereas the scanning electron microscopy showed a better adhesion of the epoxy resin in the carbon fibers after fracture to the contents of 0.10% and 0.30% of carbon nanotubes. The tensile test showed a 24.2% increase in tensile strength, 18.0% in the modulus of elasticity and 22.2% in the toughness for 0.10% CNT deposition, while the flexural test showed a increase of 30.16% in the rupture limit stress and increase of 77.2% in the modulus of elasticity to 0.10% deposited CNT. The deposition of 0.50% did not show significant variations. The values for impact strength were statistically the same for all samples. The results indicated the formation of the interface of higher mechanical strength in the composites made after sizing of CNT by 0.10% and 0.30%, which reflects in its better mechanical properties.

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  • PATRICIA APARECIDA DE ALMEIDA FERREIRA
  • Avaliação dos parâmetros de soldagem em chapas de aço estrutural de alta resistência depositado por arco submerso para a fabricação de uma viga de grande porte de perfil I

  • Orientador : MARIA CELESTE MONTEIRO DE SOUZA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIA CELESTE MONTEIRO DE SOUZA COSTA
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • CARLOS ALBERTO CARVALHO CASTRO
  • JOÃO LUIZ TURCHETTI LARA REZENDE
  • Data: 26/04/2019
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  • Atualmente o mercado tem encorajado e impulsionado as empresas para oferecer produtos ou serviços de forma diferenciada, onde quebra de paradigmas, novas tecnologias e ciclo produtivo otimizado são pilares para obtenção de resultados efetivos. Os processos de união por soldagem têm alcançadoavanços tecnológicos e oferece a indústria um leque de alternativas de processos de união. Dentro deste contexto o presente trabalho propõe a utilização do processo de soldagem a arco submerso (SAW)para a soldagem de uma viga estrutural de um veiculo ferroviário (Locomotiva), que até então era fabricada somente pelo processo de laminação a quente, pois haviam receios relacionados à resistência inadequada, torções e empenos que inviabilizavam a soldagem, porém fatores como importação e a necessidade de nacionalização impulsionaram fortemente a fabricação desta viga por soldagem. Inicialmente algumas vigas foram soldadas, porém, os resultados alcançados das soldas não eram conhecidos a fundo de forma a garantir que as mesmas estavam sendo produzidas com os melhores parâmetros que consequentemente ofereceria uma qualidade e um desempenho adequado para o produto. Por isso, com base nos parâmetros de soldagem utilizados anteriormente foi proposto a soldagem de 27 corpos de prova com parâmetros de corrente e velocidade variados, com intuito de se obter os resultados desta soldagem através de ensaios macroestruturais, microestruturais e mecânicos. O aço utilizado foi o ASTM A-572 grau 50, um aço estrutural de alta resistência de baixa liga. Fabricar esta viga pelo processo de soldagem permitiu a nacionalização de um componente, que além de gerar produção para o mercado nacional, eliminou o processo de importação, que neste caso possuía alto prazo de entrega, transporte diferenciado, e custos relacionados ao processo de importação, sem falar de itens inesperados eliminados como atrasos, desembaraço aduaneiro, dentre outros que prejudicam o ciclo produtivo.


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  • Nowadays the market has encouraged and pushes companies to offer products or services in a differentiated way, where breaking paradigms, new technologies and optimized production cycle are pillars to obtain effective results. The processes of union by welding have reached technological advances and offer the industry a range of alternatives of union processes. In this context, the present work proposes the use of the submerged arc welding process (SAW) to weld a structural beam of a railway vehicle (Locomotive),which until then was only manufactured by the hot rolling process, since there were fears related to the inadequate resistance, twisting and bendsthat could be irreversible, but factors such as importation and the need for nationalization stronglystimulated the manufacturing of this beam by welding. Initially some beams were welded, however, the results of the welds were not known deeply to ensure that they were being produced with the best parameters that would consequently offer adequate quality and performance for the product. Therefore, based on the welding parameters previouslyused, it was proposed the welding of 27 specimens with varied current and velocity parameters, in order to obtain the results of this welding through macrostructural, microstructural and mechanical tests. The steel used was ASTM A-572 grade 50, a high strength low alloy structural steel. Manufacturing this beam by the welding process allowed the nationalization of a component, which besides generating production for the domestic market, eliminated the import process, which in this case had high lead time, differentiated transport, and costs related to the import processwithout mentioning unexpected items eliminated as delays, customs clearance, among others that harm theproduction cycle.

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  • Natasha Nogueira de Morais
  • Influência dos parâmetros de tratamentos térmicos na microestrutura e no comportamento mecânico de aços ferramenta para trabalho a quente

  • Orientador : ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • WELLINGTON LOPES
  • ALINE SILVA MAGALHAES
  • Data: 29/05/2019
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  • Aços ferramenta para trabalho a quente são aqueles utilizados em ferramentais que trabalham a elevadas temperaturas chegando a ultrapassar 500°C em operação. São aplicados principalmente na confecção de matrizes de forjamento, extrusão e fundição sob pressão. Precisam apresentar características tais como, alta tenacidade, resistência ao revenido, resistência mecânica a temperaturas elevadas, alta condutibilidade térmica e dentre outras. Dessa forma, o tratamento térmico é a etapa que define as propriedades mecânicas finais desses materiais, sendo considerado o passo mais crítico do processo de construção de ferramentais, apesar de compreender apenas 5% de seu custo total. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência microestrutural e no comportamento mecânico de três diferentes aços ferramenta para trabalho a quente, AISI H11, AISI H13 e DIN 1.2367, quando submetidos a diferentes parâmetros de tratamento térmico de têmpera e revenimento subsequente. A avaliação foi realizada mediante o uso das técnicas de microscopia óptica e de varredura, bem como por meio de ensaios mecânicos de dureza, microdureza, impacto e tração. Os resultados mostraram que o aumento da temperatura de austenitização na têmpera promove um aumento de dureza dos materiais, em função do aumento da fração volumétrica da martensita formada, em detrimento da microestrutura essencialmente ferrítica com carbonetos dispersos observados nas ligas recozidas. Observou-se, ainda, a evolução microestrutural em função do aumento da temperatura de austenitização.Foi verificado o fenômeno o de endurecimento secundário experimentado por estes materiais na etapa de revenimento, bem como a influência da temperatura de austenitização e de revenimento no comportamento mecânico dos materiais.


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  • Hot work tool steels are those used in tooling that work at high temperatures reaching up to 500 ° C in operation. Are mainly applied in the manufacture of forging, extrusion and die castings. They need to present characteristics such as, high tenacity, tempering resistance, mechanical resistance at high temperatures, high thermal conductivity and others. Thus, the heat treatment is the step that defines the final mechanical properties of these materials, being considered the most critical step in the process of tooling construction, although it only comprises 5% of its total cost. In this context, the objective of this work was to evaluate the microstructural influence and mechanical behavior of three different hot work tool steels, AISI H11, AISI H13 and DIN 1.2367, when subjected to different parameters of heat treatment of quenching and temperingsubsequent. The evaluation was performed using techniques ofoptical microscopy and scanning, as well as mechanical tests of hardness, microhardness, impact and tensile test. The results showed that the increase of the austenitization temperature in the tempering promoted an increase in the hardness of the materials, due to the increase in the volumetric fraction of the martensite formed, in detriment of the essentially ferritic microstructure with dispersed carbides observed in the annealed alloys. It was also observed that the microstructural evolution as a function of the increase of the austenitization temperature. It was verified the phenomenon of secondary hardening experienced by these materials in the tempering stage, as well as the influence of austenitization and tempering temperature on the mechanical behavior of the materials.

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  • Wendel de Carvalho Torres
  • Desenvolvimento e caracterização de aço fundido visando obtenção de microestrutura bainítica com refino microestrutural.


  • Orientador : ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • WELLINGTON LOPES
  • ALINE SILVA MAGALHAES
  • DENÍLSON JOSÉ DO CARMO
  • Data: 04/06/2019
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  • Os aços fundidos mais resistentes são produzidos a partir da introdução de elementos químicos, geralmente formadores de carbonetos, e de tratamentos térmicos de têmpera e revenimento. Entretanto, o sucesso da técnica é limitado às peças de pequena espessura, devido à temperabilidade dos aços. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma liga de aço, fundida e isotermicamente tratada, com estrutura, a princípio, bainítica, podendo também apresentar martensita e austenita retida, sendo um material que pode alcançar elevadas resistência à tração e dureza sem apresentar a fragilidade própria da estrutura martensítica. Esse material poderia ser aplicado em peças de pequenas e grandes dimensões nas indústrias de mineração, de transportes, notadamente o ferroviário, de cimento, de refratários e de fabricantes de máquinas. Para isso foram estudados e testados diferentes tipos de refinadores de grão, temperaturas e tempos para o tratamento de austêmpera. Dos refinadores testados destaca-se o inoculante com cério, que promoveu refino da estrutura semelhante ao vanádio, tradicionalmente usado pelas indústrias de fundição. O tratamento de austêmpera realizado a 300°C propiciou a obtenção de materiais com estrutura predominantemente bainítica, resistência à tração próxima a 2000 GPa MPa e alongamento entre 3 a 6%. Com a austêmpera realizada a 220°C foi possível obter aços com estrutura multiconstituída composta por bainita, martensita e austenita retida, resistência a tração em torno de 2300 MPa e dureza próxima de 60 HRC.


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  • The most resistant cast steels are generally produced by introducing carbide forming elements and heat treatments, quenching followed by tempering. However, the success of the technique is limited to small pieces due to the hardenability of the steels. In this context, the objective of this work was the development of a molten and isothermally heat treated steel initially with bainitic structure, eventually also with martensite and retained austenite. The new material could reach high tensile strength and hardness levels without presenting the typical low toughness of the martensitic structure. This material could be used in small and large parts in mining, transportation, railway, cement, refractory and machine manufacturers industries. Different types of grain refiners, temperatures and times for the austempering were investigated. Among the refiners, the cerium inoculant is stand out, leading to a refined structure similar to that obtained by using vanadium,  traditionally employed in foundry industries. Austempering at 300 °C led to the development of a predominantly bainitic structure, with tensile strength of approximately of 2000 MPa and elongation between 3 and 6%. Austempering at 220 °C led to the development of a multi-constituted structure composed of bainite, martensite and retained austenite, with tensile strength of 2300  MPa and hardness close to 60 HRC.

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  • ROBERTA NUNES NERY DOS SANTOS
  • Nitretação por EDM da Liga Ti6Al4V com utilização de pós abrasivo de carbeto de silício SiC

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
  • Data: 07/06/2019
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  • A aplicação das ligas de titânio no mercado tem boa aceitação e notoriedade em diversos segmentos, como na indústria aeroespacial, naval, biomédica e aeronáutica. A diversidade em suas aplicações se deve basicamente pela associação de diversas propriedades mecânicas e físicas que são interessantes na atividade industrial, como por exemplo, boa resistência à tração, resistência à corrosão, estimável capacidade criogênica e baixa densidade. Contudo as ligas de titânio não apresentam boa resistência ao desgaste impedindo muitas vezes de utilizá-las como matéria prima de peças sujeitas ao deslizamento. A fim de melhorar a resistência ao desgaste, estudos realizados mostraram capacidade de nitretar à camada superficial de amostras de titânio através da NDE (Nitretação por Descargas Elétricas), associando o processo de usinagem ao tratamento termoquímico, possibilitando combinar técnicas outrora realizadas separadamente. Pesquisas ainda mostraram que ao combinar pós-abrasivos como o carbeto de silício ao fluído dielétrico significativas mudanças foram alcançadas, como melhoria na taxa de remoção do material, na redução da rugosidade superficial, da taxa de desgaste do eletrodo. O presente trabalho tem como proposta nitretar por implantação iônica uma liga de titânio Ti6Al4V em uma máquina de EDM (Usinagem por Descargas Elétricas) utilizando com fluido dielétrico água deionizada e uréia com adição do pó abrasivo de carbeto de silício. Os eletrodos ferramenta utilizados foram o cobre eletrolítico e a grafita. Foram aplicadas técnicas de caracterização como microscopia óptica (MO), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) microdureza e medição da rugosidade superficial.


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  • The application of titanium alloys in the market has good acceptance and notoriety in several segments, such as aerospace, naval, biomedical and aeronautics. The diversity in its applications is basically due to the association of several interesting mechanical and physical properties in the industrial application, such as good strain strength, corrosion strength, critical cryogenic capacity and low density. However, titanium alloys does’t present good wear strength often preventing it from being used as a parts subject to slipping. In order to improve the wear strength, studies have shown the ability to nitrate the surface layer of the titanium sample through NDE (Nitriding by Electrical Discharge), joining process with the heat treatment, making it possible to combine techniques once performed separately. Researches also showed that by combining powder mixed with the dielectric fluid,such as silicon carbide significant changes were achieved as in the improved rate of removal of the material, the reduction of surface roughness, the wear rate of the electrode.The purpose of the present work is to nitrate by ion implantation a Ti6Al4V titanium alloy in an EDM machine using deionized water and urea (which is the source of the nitrogen element) with the addition of the carbide abrasive powder of silicon in predetermined concentration. The electrodes used were electrolytic copper and graphite. Characterization techniques such as optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), microhardness and surface roughness measurements were applied.

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  • ANDRÉ LIBOREIRO DOS SANTOS
  • Análise experimental in vitro do escoamento através das biopróteses de válvulas cardíacas

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • DANIELLE MARRA DE FREITAS SILVA
  • KÁTIA MICHELLE FREITAS
  • RUDOLF HUEBNER
  • Data: 26/06/2019
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  • As válvulas cardíacas regulam o fluxo sanguíneo e devem manter a circulação em um único sentido. As doenças de válvulas cardíacas geram insuficiência cardíaca, e a sua disfunção acarretam graves problemas de saúde pública correspondendo a cerca de 30% das cirurgias cardíacas em adultos e 80% das cirurgias cardíacas em crianças no Brasil. Ainda não existe um substituto ideal para as válvulas, uma das soluções é o reparo e a substituição por válvulas de tecido biológico. Estes procedimentos clínicos com o uso de biopróteses de válvulas cardíacas apresentam boa biocompatibilidade, entretanto sua principal desvantagem é sofrer com problemas de calcificação e falhas estruturais, limitando a vida útil estimada em aproximadamente 10 anos. Um fenômeno que limita sua durabilidade reduzida é a oscilação dos folhetos, conhecido como flutter, que está associado a implicações como hemólise, calcificação e fadiga. Neste trabalho buscou-se conhecer o comportamento mecânico das biopróteses aórticas em experimentos de bancada (laboratório de bioengenharia da Universidade Federal de Minas Gerais - LABBIO/UFMG) utilizando um modo contínuo direto de caracterizar o escoamento através da Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV), o ensaio foi realizado utilizando a vazão de 15 l/min para cada um dos três folhetos, com o objetivo de obter uma quantidade considerável de informações em diferentes momentos do ciclo cardíaco. Foram utilizadas duas biopróteses (uma porcina e outra de pericárdio bovino), sendo possível identificar através das imagens coletadas do escoamento (partículas traçadoras) a ação dos diversos níveis e direções das tensões mecânicas sobre os folhetos, que poderiam ser responsáveis pelo aparecimento do fenômeno de fadiga das válvulas. Com a técnica PIV confirmou-se ser possível obter o campo de velocidade instantâneo em áreas relativamente extensas do escoamento analisado, utilizando partículas traçadoras. Os ensaios com PIV poderão no futuro aprofundar o conhecimento do fenômeno de flutter em biopróteses de válvulas cardíacas, contribuindo também para o potencial aperfeiçoamento de uma válvula artificial ideal produzida por engenharia de tecido.


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  • The heart valves regulate blood flow and should maintain circulation in one direction only. Heart valve disease causes heart failure, and its dysfunction leads to serious public health problems accounting for about 30% of cardiac surgeries in adults and 80% of cardiac surgeries in children in Brazil. There is still no ideal replacement for the valves, one of the solutions is the repair and replacement by valves of biological tissue. These clinical procedures with the use of bioprostheses of cardiac valves have good biocompatibility, however their main disadvantage is to suffer with problems of calcification and structural failures, limiting the estimated useful life in approximately 10 years. A phenomenon that limits its reduced durability is flutter, which is associated with implications such as hemolysis, calcification, and fatigue. The aim of this study was to investigate the mechanical behavior of aortic bioprostheses in laboratory experiments (laboratory of bioengineering at the Federal University of Minas Gerais - LABBIO / UFMG) using a direct continuous method to characterize the flow through the velocity of particles (PIV) , the flow rates used will be: 15 l / min for each of the three leaflets, in order to obtain a considerable amount of information at different moments in the cardiac cycle. Two bioprostheses were used (one porcine and one bovine pericardium), and it was possible to identify the action of the various levels and directions of the mechanical stresses on the leaflets, which could be responsible for the appearance of the fatigue phenomena of the valves. With the PIV technique it has been confirmed that it is possible to obtain the instantaneous velocity field in relatively large areas of the analyzed stream using tracer particles. PIV assays may in the future further deepen the knowledge of the flutter phenomenon in cardiac valve bioprostheses, also contributing to the potential improvement of an optimal artificial valve produced by tissue engineering..

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  • Thiago Henrique Silva
  • Potencial descontaminante de materiais álcali-ativados a partir de sistema misto de estéril de mineração de rochas fosfáticas e cinza volante de alto carbono

  • Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • Ana Pachéli Héitmann Rodrigues
  • DOMINGOS SAVIO DE RESENDE
  • PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • Data: 09/08/2019
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  • OO presente trabalho busca produzir materiais álcali-ativados (MAAs) com propriedades descontaminantes a partir de resíduos industriais. Diversas pesquisas na área relatam resultados promissores para os MAAs, muitas vezes superando o desempenho do cimento Portland comum (CPC) em diversas aplicações. Para elaborar esses MAAs serão utilizados dois precursores, ambos resíduos industriais, um deles é proveniente do material que é disposto em pilhas de estéril em uma mina de fosfato; o outro se trata de cinza volante de biomassa (CVB) produzida durante a queima de eucalipto para geração de energia. Os materiais foram caracterizados por espectrometria de fluorescência de raios X (FRX), de difração de raios X (DRX) e de infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), além de ensaios de massa específica, perda ao fogo (PF), termogravimetria (TGA) e granulometria.  A revisão da literatura corrobora com a possibilidade de álcali-ativar esses tipos de materiais e provê uma faixa de valores para modificação das variáveis; dessa forma foi realizado um planejamento experimental baseado em modelamento de misturas para obter o ponto ótimo nas proporções de precursor e ativador a fim de entender como cada variável e/ou interação afeta os resultados e direcioná-los ao ponto de melhor resposta. Uma vez produzidos os MAAs, estes foram avaliados em termos de resistência mecânica e durabilidade por meio de ensaios padronizados para cimento Portland, além disso as fases formadas na estrutura foram analisadas por MEV. Por último, o potencial descontaminante foi avaliado por meio da imersão dos corpos de prova em solução aquosa com corante orgânico, a concentração da solução foi determinada com auxílio de equipamento de UV-Vis.


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  • This study aims to produce alkali activated materials (AAMs) with self-cleaning properties from industrial wastes. Many results in literature show promising results with AAMs, often surpassing the performance of ordinary Portland cement (OPC) in many tests. Two precursors will be utilized to manufacture this AAM, both are industrial wastes, the first derives from the material placed in waste piles by a phosphate mine, while the other is eucalyptus fly ash (EFA). These materials will be characterized through spectroscopy via X-Ray fluorescence (XRF), X-Ray diffraction (XRD) and Fourier-transform near-infrared (FTIR); also scanning electronic microscopy (SEM), density tests, loss on ignition (LOI), thermogravimetry analysis (TGA) and particle size analysis. The research done on the topic supports the possibility of alkali-activating these types of materials and gives a range of values for variation, within which the activation can be performed. In this sense, the experiments will be design (DoE) using statistical modelling of mixtures to obtain the composition that shows the best results, also to understand how each variable and/or interaction affects the performance of the material. Once produced the AAMs, they will be tested for mechanical strength and durability through standard test for OPC, also they will be analyzed via SEM to evaluate the phases formed after activation. The self-cleaning potential will be determined by immerging samples of the materials into methylene-blue aqueous solutions, the solution will then be sampled and analyzed to determine its concentration after regular time I intervals, which will be done in a UV-Vis spectrophotometer.

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  • MARCELO AUGUSTO BRITO MADUREIRA
  • Processamento e caracterização de um cimento ósseo de fosfato de cálcio com reforço de óxido de grafeno

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • KÁTIA MICHELLE FREITAS
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • DANIELLE MARRA DE FREITAS SILVA
  • Data: 12/08/2019
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  • Nas últimas duas décadas vem sendo intensificados os estudos para desenvolvimento de novas terapêuticas para aplicações em doenças degenerativas do tecido ósseo, bem como formas menos invasivas de tratamentos de traumas de acidentes viários. Neste cenário tem sido recentemente desenvolvidos matrizes de biocimentos de fosfato de cálcio, injetáveis e/ou moldáveis, com reforço de materiais grafenicos que permitem o uso através de técnicas cirúrgicas minimamente invasivas na reparação ou preenchimento ósseo. Uma nova estratégia tem sido a adição de óxido de grafeno nestas matrizes, o que aparentemente tem mostrado uma forte influência sobre as propriedades mecânicas e biológicas deste novo biomaterial. Neste trabalho foi processado e caracterizado um nanocompósito constituído por fosfato de cálcio bifásico, Fosfato de Sódio 5%m/v, Carboximetilcelulose 3,2%m/m e óxido de grafeno nas razões mássicas de 0,1; 0,2; 0,3 e 0,5%m/m, visando a provável utilização deste material em procedimentos cirúrgicos, a fim de promover reparação do tecido ósseo. As matérias primas e os compósitos foram caracterizados físico-quimicamente por difração de raio X, microscopia eletrônica de varredura acoplada com espectroscopia de energia dispersiva de raios X, espectroscopia de Raman. Após a fabricação do biocimento,  suas propriedades foram avaliadas através dos seguintes ensaios: Vicat (tempo de pega), Flexão (resistência mecânica a tração), Microdureza Vickers, Ultramicrodureza (módulo de elasticidade), Impacto Izod (tenacidade). Além disso, também foram realizados ensaios para verificação das propriedades biológicas, sendo eles: Ensaios in vitro de degradação em Tris-HCL, ensaios de citotoxicidade através de cultura de bactérias (2 cepas) e ensaio in vivo pelo método de HET-CAM. Os ensaios biológicos confirmaram a o material não apresentou citotoxicidade e foi classificado como não irritante pelo ensaio Het-Cam, resultado que sugere boa biocompatibilidade. Durante o ensaio de degradação houve redução da perda de massa, aparentemente causada por repreciptação de apatitas na superfície das amostras. Os resultados mostraram um tempo de pega final da ordem de 13 minutos e resistência mecânica da ordem de 6 MPa, superior a expectativa esperada para o osso esponjoso. Isso demonstra que o material tem potencial aplicação clínica em substituição ao cimento acrílico.


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  • In the last two decades, studies have been intensified for the development of new therapeutics for applications in degenerative diseases of bone tissue, as well as less invasive forms of trauma treatments for road accidents. In this scenario, calcium phosphate bone cement matrixes have been recently developed, injectable and / or moldable, with reinforcement of grafenic materials that allow the use through minimally invasive surgical techniques in the repair or bone filling. A new strategy has been the addition of graphene oxide in these matrices, which has apparently shown a strong influence on the mechanical and biological properties of this new biomaterial. In this work a nanocomposite composed of biphasic calcium phosphate, Sodium Phosphate 5% m / v, Carboxymethylcellulose 3.2% m / m and graphene oxide in the mass ratios of 0.1; 0.2; 0.3 and 0.5% m / m, aiming at the probable use of this material in surgical procedures, in order to promote repair of the bone tissue. The raw materials and the composites were characterized physicochemically by X-ray diffraction, scanning electron microscopy coupled with X-ray dispersive energy spectroscopy, Raman spectroscopy. After the manufacture of the bone cement, its properties were evaluated through the following tests: Vicat (Setting time), Flexion (mechanical tensile strength), Vickers Microhardness, Ultra micro hardness (modulus of elasticity), Izod impact (toughness). In addition, tests were also carried out to verify the biological properties, including: In vitro degradation assays in Tris-HCL, cytotoxicity assays by bacterial culture (2 strains) and in vivo assay using the HET-CAM method. Biological assays confirmed that the material did not show cytotoxicity and was classified as non-irritant by the Het-Cam assay, a result that suggests good biocompatibility. During the degradation test there was a reduction of the mass loss, apparently caused by reprecipitation of apatites on the surface of the samples. The results showed a final handle time of the order of 13 minutes and mechanical strength of the order of 6 MPa, higher than the expected expectation for the spongy bone. This demonstrates that the material has potential clinical application in place of acrylic cement.
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  • ANDERSON EDSON DA SILVA
  •  

    Desenvolvimento, caracterização e usinabilidade do ferro fundido branco alto cromo endurecido com e sem adição de nióbio.


  • Orientador : LEONARDO ROBERTO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO ROBERTO DA SILVA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • LUIS HENRIQUE ANDRADE MAIA
  • Data: 13/08/2019
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  • O Ferro Fundido Branco Alto Cromo (FFBAC) é um tipo especial de ferro fundido que recebe adições de elementos de liga. O FFBAC recebe adições de até 30% de cromo, segundo norma American Society for Testing Materials (ASTM) A 532, conferindo a este material uma alta resistência ao desgaste e corrosão. O FFBAC é utilizado em ambientes de regime severo de desgaste, se mostrando como um dos materiais com melhor relação custo-benefício para este tipo de regime. A mineração é um exemplo de aplicação deste material em peças como placas de desgaste e bombas de polpa de minério. Pesquisas realizadas adicionando nióbio a esta liga obtiveram resultados positivos, aumentando a resistência ao desgaste com inserções de percentagens de massa entre 0,5% e 1% de nióbio em peso. O FFBAC é considerado um material de difícil usinabilidade em função do alto teor de carbonetos, que associados a matriz, formam uma microestrutura rígida e de alta dureza. O material utilizado na pesquisa foi desenvolvido pelo processo de fundição e posteriormente caracterizado, visto que não é um material comercial e que o conhecimento da sua microestrutura e suas propriedades são importantes para avaliar as características deste material em relação sua usinabilidade. A usinabilidade foi analisada no material com e sem adição de nióbio, no processo de torneamento variando-se os parâmetros de corte: velocidade de corte; avanço e condição de corte a seco e lubri-refrigerado. Os parâmetros de saída analisados foram: vida das ferramentas; rugosidade e mecanismos de desgaste. A adição de nióbio provocou redução da fração volumétrica de carbonetos, redução de dureza, refinamento da microestrutura e contribuiu de forma positiva na usinabilidade do FFBAC. O aumento da velocidade de corte impacta fortemente na redução de vida das ferramentas de corte, o aumento do avanço pode ser interessante no aumento de volume removido, tendo baixo impacto sobre a vida da ferramenta. A utilização de fluido de corte pode trazer contribuições significativas ao processo, principalmente em relação a rugosidade e a vida útil das ferramentas. O fluido de corte tem influência sobre os mecanismos de desgaste das ferramentas.


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  • High Chromium White Cast Iron (HCWCI) is a special type of cast iron that receives additions of alloying elements. HCWCI receives additions of up to 30% chromium, according to American Society for Testing Materials (ASTM) A 532, giving this material a high resistance to wear and corrosion. HCWCI is used in severe wear regime environments, showing itself as one of the most cost-effective materials for this type of regime. Mining is an example of the application of this material to parts such as wear plates and ore pulp pumps. Research carried out adding niobium to this alloy obtained positive results, increasing the resistance to wear with insertions of mass percentages between 0.5% and 1% of niobium by weight. The HCWCI is considered a hard machinable material due to the high content of carbides, which associated with the matrix, form a rigid microstructure and high hardness. The material used in the research was developed by the casting process and later characterized, since it is not a commercial material and that the knowledge of its microstructure and its properties are important to evaluate the characteristics of this material in relation to its machinability. The machinability was analyzed in the material with and without addition of niobium, varying the cutting parameters: cutting speed; feed and dry cut and lubricated-cooled condition. The output parameters analyzed were: tool life; roughness and wear mechanisms. The addition of niobium caused reduction of the volumetric fraction of carbides, reduction of hardness, refinement of the microstructure and contributed positively to the machinability of the HCWCI. The increased cutting speed strongly impacts on cutting tool cutting life, increasing the feed rate can be interesting in the volume increase removed, having a low impact on the life of the tool. The use of cutting fluid can bring significant contributions to the process, especially in relation to the roughness and the useful life of the tools. The cutting fluid influences the wear mechanisms of the tools.

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  • CRISTIANO ELIAS
  • Nitretação por descargas elétricas no aço AISI 4340

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • LEONARDO NEVES
  • CARLOS EDUARDO DOS SANTOS
  • Data: 23/08/2019
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  • O objetivo deste trabalho será observar a profundidade da camada nitretada e sua linearidade, no aço AISI 4340, utilizando dois diferentes fluidos dieletros, a nitretação será realizada pelo processo de nitretação por descargas elétricas (NDE). Os testes serão realizados utilizando uma máquina de eletroerosão a penetração convencional (EDM), com adaptações para armazenar o fluido dieletro que será utilizado neste processo e uma bomba auxiliar para circulação do fluido, isolando o sistema original da máquina do sistema adaptado. Neste trabalho iremos avaliar a região nitretada em dois diferentes meios de solução, dividindo assim em duas etapas. A primeira etapa será a usinagem do corpo de prova do Aço AISI 4340 com água deionizada e úreia, utilizando eletrodos ferramenta de cobre e grafita. Na segunda etapa será a usinagem do corpo de prova do Aço AISI 4340 com água deionizada, Úreia e Oxido de Aluminio, utilizando eletrodos ferramenta de cobre e grafita. Após a usinagem será calculado a taxa de remoção de material da amostra (TRM) e a taxa de desgaste do eletrodo (TDE). As técnicas de caracterização que serão utilizadas são a micrografia, microdureza, analise no microscópio óptico (MO) e no microscópio eletrônico de varredura (MEV), avaliando a profundidade da camada nitretada nas duas etapas e sua linearidade, avaliando também a morfologia da superfície nitretada.


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  • The objective of this work is to observe the depth of the nitrided layer and its linearity, in AISI 4340 steel, using two different dielectric fluids, the nitriding will be carried out by the nitriding process by electrical discharges (NDE). The tests will be performed using a conventional penetration EDM machine with adaptations to store the dielectric fluid to be used in this process and an auxiliary pump for fluid circulation, isolating the original system from the machine of the adapted system. In this work we will evaluate the nitrided region in two different solution media, thus dividing in two steps. The first step will be machining the test piece of AISI 4340 Steel with deionized water and urea using copper and graphite tool electrodes. In the second stage will be the machining of the test piece of AISI 4340 Steel with deionized water, Urea and Aluminum Oxide, using copper and graphite tool electrodes. After machining, the material removal rate of the sample (TRM) and the electrode wear rate (TDE) will be calculated. The characterization techniques that will be used are micrograph, microhardness, analysis in the optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM), evaluating the depth of the nitrided layer in the two stages and its linearity, also evaluating the morphology of the nitrided surface .

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  • TALITA SOARES DE SOUZA E SILVA
  • AVALIAÇÃO DA PROPRIEDADE AUTOLIMPANTE DE SUBSTRATOS MODIFICADOS PELA DEPOSIÇÃO DE FILMES FINOS DE DIÓXIDO DE TITÂNIO E CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA, ESTRUTURAL E QUÍMICA DA SUJIDADE DEPOSITADA NAS SUPERFÍCIES ESTUDADAS 

  • Orientador : ANGELA DE MELLO FERREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGELA DE MELLO FERREIRA
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • FERNANDA BADOTTI
  • MAGNUM AUGUSTO MORAES LOPES DE JESUS
  • Data: 29/08/2019
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  • As pesquisas sobre superfícies autolimpantes vem ganhando espaço tanto na área acadêmica quanto comercial devido às várias aplicações possíveis para este tipo de superfície, como tecidos, janelas, espelhos, módulos fotovoltaicos, etc. Um dos materiais mais utilizados como filmes finos autolimpantes é o dióxido de titânio (TiO2), isso porque trata-se de um composto abundante na natureza, não tóxico, causa impacto ambiental reduzido, apresenta alta atividade fotoquímica, baixo custo, estabilidade química em sistemas aquosos  em uma ampla faixa de pH e baixo valor de band gap(3,2eV para o anatásio). A propriedade autolimpante dos filmes finos de dióxido de titânio está ligada a dois fatores: hidrofilicidade fotoinduzida e atividade fotocatalítica.Neste trabalho, será avaliada a capacidade de autolimpeza de alguns filmes finos a partir da comparação de substratos de vidro sem revestimento com substratos revestidos por filmes finos TiO2 puro, compósitos de TiO2/SiO2 e compósitos TiO2/SiO2 dopados com o metal de transição cobalto. Os filmes foram obtidos através da tecnologia sol-gel via processo de imersão denominado de dip-coating. Além da caracterização dos filmes obtidos pelas medidas de transmitância e de ângulo de contato, especial atenção será dada à sujidade (efeito soiling) depositada sobre os substratos de vidro, recobertos e não recobertos, em decorrência da exposição destes ao ambiente por um período de 10 meses. A exposição ocorrerá em uma área urbana da cidade de Belo Horizonte, Minas Gerais. O estudo do soiling será feito em duas etapas: caracterização mineralógica e microbiológica. O principal objetivo do trabalho é relacionar a composição dos filmes finos com a quantidade e composição da sujidade depositada, avaliando, assim, a propriedade autolimpante dos filmes e verificando se eles são capazes de inibir ou reduzir o acúmulo de sijidades ou o   desenvolvimento de biofilmes.


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  • The research about self-cleaning surfaces has been gaining space in both academic and commercial areas due to the various possible applications for this type of surface, such textiles, windows, mirrors, photovoltaic modules, etc. One of the materials most used as thin film self-cleaning is titanium dioxide (TiO2), because it is a compound abundant in nature, non-toxic, it causes reduced environmental impact, it has high photochemical activity, low cost, chemical stability in systems aqueous solution in a wide pH range and low band gap value (3.2eV for the anatase). The self-cleaning property of thin films of titanium dioxide is related: photo-induced hydrophilicity and photocatalytic activity.

    In this work, the self-cleaning ability of some thin films will be evaluated by comparing uncoated glass substrates with substrates coated with TiO2 pure films, and TiO2/SiO2 composites. The films were obtained through sol-gel process through a dip coating. In addition to the film characterization obtained by the measures of transmittance and contact angle, special attention will be given to the accumulated soiling (soiling effect) on glass substrates, coated and uncoated, due to their exposure in the environment for a period of 11 months. The disclosure occurred in an urban area of the city of Belo Horizonte, Minas GeraisThe main objective of the work is to relate the composition of the thin films to the amount and composition of the deposited dirt, therefore, evaluating the self-cleaning properties of the films and verifying if they are able to inhibit or reduce the accumulation of cracks or the development of biofilms.

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  • CARLA CRISTINA REIS BRAGA
  • Desenvolvimento de protocolo de descelularização de pâncreas suíno para a produção de arcabouços naturais para enxertos de bioengenharia

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • RUDOLF HUEBNER
  • ROSANA DE CARVALHO CRUZ
  • Data: 29/08/2019
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  • A grande demanda por enxertos e transplantes de órgãos tem impulsionado a evolução dos biomateriais naturais para a aplicação na engenharia de tecidos, uma das áreas da ciência dos biomateriais que busca promover o desenvolvimento de tecidos específicos através do cultivo tridimensional de células-tronco . No entanto, limitações como biocompatibilidade, biodegradabilidade e capacidade de vascularização são fatores determinantes no crescimento de tecidos, ou órgãos. Tais limitações, comprometem a eficiência das soluções oferecidas pelos biomateriais sintéticos. Assim, este estudo teve como objetivo obter um scaffold de pâncreas suíno pré -vascularizado e biocompatível, através do desenvolvimento de protocolos de decelularização de tecidos animais. Esses novos biomateriais podem ajudar a melhorar a terapêutica para normalização e regeneração das funções endócrinas do pancreas, servindo como uma plataforma para o cultivo de células beta a fim de permitir a síntese e a secreção do hormônio insulina, na luta contra o diabetes.


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  • The great demand for grafts and transplants of organs and tissues has driven the evolution of natural biomaterials for the application in tissue engineering, one of the areas of biomaterials science that seeks to promote the development of specific tissues through the three-dimensional cultivation of stem cells. However, limitations such as biocompatibility, biodegradability and vascularity capacity are a determining factor in tissue or organ growth, compromising the efficiency of the solutions offered by synthetic biomaterials. Thus, this study aimed to obtain a pre-vascularized and biocompatible scaffold from the porcine pancreas, through the development of streamlined decellularization protocols of animal tissues. These new biomaterials can help improve therapeutics to normalize and regenerate the endocrine functions of the pancreas, serving as a platform for beta cells cultivation in order to allow synthesis and secretion of the hormone insulin, in the fight against diabetes.

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  • MAYSA LORENA FIGUEIREDO MARTINS
  • SUBPRODUTOS DA FABRICAÇÃO DE MAGNÉSIO METÁLICO E REFINO DA BAUXITA EM SUBSTITUIÇÃO AO CIMENTO PORTLAND

  • Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • CRISTINA GUIMARAES CESAR
  • Data: 30/08/2019
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  • O cimento Portland é o material mais utilizado no mundo, portanto, melhorias quanto ao custo, qualidade e eficiência são importantes. Partindo desse propósito, vários materiais são estudados com o objetivo de substituir parcialmente o clínquer utilizado na produção do cimento. Em particular, dois rejeitos industriais podem promover essa substituição, sendo eles, a mistura exaurida proveniente da fabricação do magnésio metálico, como fonte de óxidos e silicatos de cálcio, e a lama vermelha, um resíduo proveniente do refino da bauxita, em virtude da sua composição indicar propriedades pozolânicas. O presente trabalho fez a caracterização química e física dos matérias em estudo, por meio dos ensaios de de fluorescência de raios X (FRX), análise granulométrica, difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), Luxan, Chapelle e análise termogravimétrica. O percentual total de substituição do cimento Portland pelos dois rejeitos foi de 25 %, com variações da quantidade individual de mistura exaurida e lama vermelha. Foram moldados corpos de prova cilíndricos e prismáticos, para avaliar a resistência mecânica e porosidade, nas idades de 7, 28 e 91 dias, por meio do ensaio de absorção de água e ensaios mecânicos de compressão e flexão. A granulometria fina (inferior a 45 µm) e menor absorção de água pelo compósito com substituição, indicam um possível efeito filer do material em estudo. Os ensaios Luxan e Chapelle mostraram que existe atividade pozolânica no material. As respostas obtidas pelos ensaios mecânicos foram favoráveis devido à substituição não comprometer o desempenho do material, apresentando resultados de resistência à compressão maiores que o estabelecido em norma (40 MPa). A resistência a tração na flexão foi compatível à referência. A utilização dos rejeitos como substituinte ao cimento Portland, mostrou-se eficaz promovendo um menor gasto energético, diminuindo as emissões de CO2 e dando destinação sustentáveis a rejeitos industriais.


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  • Portland cement is the most widely used material in the world, so improvements in cost, quality and efficiency are important. Based on this purpose, several materials are studied with the objective of partially replacing the clinker used in cement production. In particular, two industrial wastes may promote such substitution, being the depleted mixture from the manufacture of metallic magnesium as a source of calcium oxides and silicates, and red mud, a residue from the refining of bauxite, by virtue of its composition indicate pozzolanic properties. The present study made the chemical and physical characterization of the studied materials, by means of X-ray fluorescence (FRX), granulometric analysis, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) Luxan, Chapelle and thermogravimetric analysis. The total percentage of Portland cement replacement by the two wastes was 25%, with variations of the individual amount of spent mixture and red mud. Cylindrical and prismatic test specimens were used to evaluate mechanical strength and porosity at the ages of 7, 28 and 91 days, through the water absorption test and mechanical compression and bending tests. The fine granulometry (less than 45 μm) and lower water absorption by the composite with substitution indicate a possible filer effect of the study material. The Luxan and Chapelle tests showed that there is pozzolanic activity in the material. The responses obtained by the mechanical tests were favorable because the replacement did not compromise the performance of the material, presenting results at compressive strength higher than that established in standard (40 MPa). The tensile strength in flexion was compatible with reference. The use of tailings as a substitute for Portland cement proved to be effective in promoting lower energy costs, reducing CO2 emissions and giving sustainable disposal to industrial waste.

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  • LUCAS FERREIRA BARBOSA E OLIVEIRA
  • Ativação de Superfície da liga Ti-6Al-4V através de Eletroerosão

  • Orientador : HERMES DE SOUZA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • CARLOS EDUARDO DOS SANTOS
  • ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
  • Data: 30/08/2019
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  • As características superficiais de ligas Ti-6Al-4V são essenciais no estabelecimento da relação desse material com tecidos ósseos, quando utilizados como biomaterial. Nesse contexto a usinagem por descargas elétricas (EDM) se apresenta como técnica promissora de processamento, na medida que tende à promover alterações metalúrgicas na superfície das peças de trabalho. O objetivo deste trabalho consistiu na usinagem de liga Ti-6Al-4V por meio de EDM, utilizando fluido dielétrico composto por solução à base de ácido fosfórico e ácido fluorídrico. A caracterização das superfícies foi realizada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e ensaio de ângulo de contato. Dentre os resultados obtidos temos que análises de MEV e EDS revelaram após a usinagem presença de flúor, fósforo e oxigênio na superfície da liga, evidenciando enriquecimento superficial com os elementos presentes no fluido dielétrico. Além da superfície, esses elementos foram identificados em parte da secção transversal, indicando ocorrência de implantação iônica. Os resultado da microdureza indicaram nas amostras usinadas na polaridade positiva, dureza superior ao metal base, amostras negativas dureza inferior, devido a superfície porosa formada. Os resultados do ensaio de ângulo de contato indicam diminuição dos ângulos nas amostras usinadas, sugerindo potencial favorecimento da bioadesão após a usinagem por EDM, o que pode indicar benefício das propriedades de osseointegração do material.Os resultados de imersão em SBF comprovam a formação de apatita na superfície das amostras usinadas na polaridade positiva e negativa.


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  • The surface characteristics of Ti-6Al-4V alloys are essential with respect to this material with the mechanisms when used as biomaterial. This edit electrical discharge machining (EDM) is presented as promising processing technique, as the market for metal changes on the surface of workpieces. The present study consisted of the Ti-6Al-4V plant by means of EDM, which gave rise to a complex of fatty acids based on phosphoric acid and hydrofluoric acid. The characterization of the particles was performed by scanning electron microscopy (SEM), dispersive energy spectroscopy (EDS) and contact angle test. Among the results, the SEM and EDS analyzes revealed by a piece of phosphorus, phosphorus and oxygen on the surface, evidencing the superficial benefit with the elements present in the dielectric fluid. In addition to the surface, the elements were separated at the transverse front, giving rise to ion implantation. The results of the microhardness indicated the samples in the positive polarity, hardness superior to the metal base, negative samples of inferior hardness, due to a porous surface formed. The results of the contact angle test are indicated for the sample in the samples, suggesting the favoring of the bioadhesion after the application by EDM, which may indicate the benefit of the osseointegration properties of the material. The results of immersion in SBF prove the formation of apatite on the surface of the samples in positive and negative polarity.

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  • PAULA PEREIRA DE SOUZA VAZ
  • TRATAMENTO QUÍMICO E CARACTERIZAÇÃO DE FOLHA DE ESPINAFRE PARA OBTENÇÃO DE MATRIZ DE CELULOSE VISANDO REPARO ÓSSEO

  • Orientador : HERMES DE SOUZA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • RUDOLF HUEBNER
  • Data: 31/10/2019
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  • A reparação óssea é um importante problema enfrentado pela cirurgia ortopédica maxilofacial em função de danos causados por tumores, infecções extensas, malformações ou perda óssea por traumas. Atualmente, a grande demanda por transplantes e enxertos de órgãos e tecidos tem impulsionado a busca por materiais capazes de atuar no processo de reparação tecidual. Os biomateriais têm como finalidade, através do contato com a interface dos sistemas biológicos, avaliar, tratar, aumentar ou substituir um tecido, órgão ou função do corpo. Neste contexto, a celulose aparece como uma opção cada vez mais pesquisada em função de suas características de biodegradabilidade, biocompatibilidade, baixo custo e por ser uma alternativa sustentável. Diferentes formas de celulose isolada e seus derivados, assim como associadas a outros biomateriais, tem sido cada vez mais pesquisadas para uso como matriz em processos de reparação tecidual. Considerando as características da celulose como biomaterial, esse estudo visa caracterizar a folha vegetal nativa e após processo químico utilizando soluções iônicas e não-iônicas, estabelecendo análise comparativa das alterações provocadas pelo processamento e seu potencial para utilização como matriz bidimensional em reparo de tecido ósseo. Foram utilizadas técnicas de imersão e perfusão nos detergentes como protocolos, além de exposição de algumas amostras ao glutaraldeído tendo como finalidade a reticulação da matriz polimérica e também ao fluido corporal simulado (SBF-Simulated Body Fluid). O material final foi submetido às análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de absorção na região de infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Ao final das caracterizações concluiu-se que o protocolo utilizado é uma opção viável para o processamento da celulose, de baixo custo, que produz alterações estruturais aceitáveis no produto final, porém ensaios como a quantificação de DNA vegetal e ensaios de citotoxicidade são sugeridos como complementação.


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  • Currently, the high demand for organ and tissue transplants and grafts has driven the evolution of tissue engineering, the area of science that aims to promote the development of specific tissues through the cultivation of stem cells. The development of stem cells is based on their seeding in an artificial structure composed of a biomaterial that mimics extracellular matrix functions in human organs and systems. In search of a solution for tissue vascularization, several decellularization studies have been promoted. It is a technique of removing cells from the organ with maintenance of the extracellular and vascular matrix, which will be used as a natural matrix for cell recellularization. Considering the features of cellulose as a biomaterial, the scarcity of organs for the decellularization process and the similarity of the mammalian vascular network with some plant species, this study aims to evaluate the properties and features of a leaf after the decellularization process and its potential for use as a scaffold. Immersion and perfusion techniques were used as decellularization protocols and the final material was subjected to scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimeter (DSC). The plant decellularization was considered a viable and low cost option, wich results in acceptable structural changes but still requires additional tests for biological applications.

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  • BRENO CÉSAR MARÇAL RIBEIRO
  • Influência de diferentes teores de silício, cobre e estanho na microestrutura e nas propriedades mecânicas do ferro fundido com grafita compacta.

  • Orientador : ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • CLAUDIO TURANI VAZ
  • WELLINGTON LOPES
  • ALINE SILVA MAGALHAES
  • JOAO PAULO MACHADO DE SOUSA
  • Data: 13/12/2019
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  • Os ferros fundidos com grafita compacta (CGI) são ligas cuja microestrutura é composta de partículas de grafita dispersas em uma matriz metálica, em geral consistindo de perlita ou uma mistura de perlita e ferrita. A grafita aparece com a configuração de "vermes", ou seja, como partículas relativamente grossas, alongadas, não orientadas e com as extremidades arredondadas, formando uma rede tridimensional interconectada ao longo do material, em uma morfologia que pode ser considerada entre aquelas observadas para o ferro fundido cinzento e para o ferro fundido nodular. Essa morfologia intermediária da grafita, juntamente com a matriz metálica, dá ao material uma combinação de propriedades mecânicas e físicas favoráveis, que usualmente estariam presentes nos demais tipos de ferros fundidos apenas em parte. Dessa forma, os ferros fundidos com grafita compacta exibem boa resistência mecânica, tenacidade, elevada condutividade térmica e ainda capacidade de amortecimento de vibrações. Esse conjunto de propriedades torna essas ligas ferrosas de grande interesse para a indústria automotiva, especialmente para a fabricação de blocos e cabeçotes de motores a diesel. Dentro desse contexto, avaliou-se a influência da composição química, por meio da alteração dos teores de silício, cobre e estanho na dureza e na microestrutura do CGI, considerando tanto as características da grafita como da matriz. O trabalho envolveu a confecção dos corpos de prova pelo processo de fundição, a partir da construção de um modelo com um sistema de vazamento desenvolvido para permitir a incorporação de valores definidos de silício, cobre e estanho. Foram realizados ensaios de microdureza Vickers e dureza Brinell,bem como a avaliação da microestrutura, envolvendo análises por meio de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, com observação da matriz e das partículas de grafita. Além disso, os resultados obtidos nos experimentos práticos foram comparados utilizando o software MAGMASOFT®.


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  • The compacted graphite iron (CGI) are alloys whose microstructure is composed of graphite particles dispersed in a metal matrix, usually consisting of pearlite or a mixture of pearlite and ferrite. Graphite appears with the configuration of worms, as relatively thick, elongated, non-oriented particles with rounded ends, forming a three-dimensional network interconnected along the material, in a morphology that can be considered among those observed for gray cast iron and nodular cast iron. This intermediate morphology of graphite, together with the metal matrix, gives the material a combination of favorable mechanical and physical properties, which would usually be present in other types of cast iron only in part. Thus, the vermicular cast irons exhibit good mechanical strength, toughness, high thermal conductivity and even vibration dampening capability. This set of properties makes these ferrous alloys of great interest to the automotive industry, especially for the manufacture of diesel engine blocks and cylinder heads. Within this context, the influence of the chemical composition was evaluated by changing the silicon, copper and tin contents on the hardness and microstructure of the CGI, considering both the graphite and matrix characteristics. The work involved the casting of the specimens by the casting process, from the construction of a model with a casting system developed to allow the incorporation of defined values of silicon, copper and tin. Vickers hardness and Brinell hardness tests were performed, as well as the microstructure evaluation, involving analysis by optical microscopy and scanning electron microscopy, with observation of the graphite matrix and particles. In addition, the results obtained in the practical experiments were compared using the MAGMASOFT® software.

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  • LEONARDO MENEZES DE FARIA
  • Efeito do tratamento térmico na microestrutura e resistência ao desgaste do ferro fundido branco alto cromo com adição de nióbio

  • Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
  • Data: 17/12/2019
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  • Ferros fundidos de alto cromo (FFAC) são ligas importantes para aplicações em que a resistência à abrasão é necessária, como processamento de minério, bombeamento de fluido abrasivo e em indústrias de fabricação de celulose. Essa alta performance em relação a desgastes severos se deve à presença de carbonetos imersos em uma matriz constituída principalmente de martensita e austenita. A microestrutura do material pode ser alterada pela adição de elementos químicos e tratamento térmico, visando melhoria de propriedades mecânicas. Neste trabalho, foi avaliada a influência do tratamento térmico de desestabilização - 950°C, 1000°C e 1050°C - nas propriedades mecânicas de uma liga de ferro fundido branco de alto cromo com adição de 0,5% de nióbio. A microestrutura hipoeutética foi afetada pelo tratamento térmico, a matriz transformou-se em predominantemente martensítica e houve precipitação de carbonetos secundários. Os carbonetos de nióbio formaram aglomerações em forma de lâminas (blade-type) e pétalas (petal-type). As amostras desestabilizadas a 1000°C e 1050°C apresentaram os menores valores de desgaste e também maiores valores de microdureza da matriz. A resistência ao desgaste foi proporcional à microdureza da matriz. O tamanho dos carbonetos secundários pode ter exercido influência na taxa de desgaste. O mecanismo de desgaste atuante foi de deformação plástica preferencial na matriz com microcorte e microssulcamento. Os valores da rugosidade média, Sa, foram inversamente proporcionais a resistência à abrasão e valores de Sp e Sv diminuíram com o aumento da temperatura de desestabilização.


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  • High chromium cast irons (HCCI) are important alloys currently used in a variety of applications that requires high abrasion resistance such as mineral processing, slurry pumping and pulp manufacturing industries. The outstanding performance of these alloys is due to the presence of hard carbides in a matrix composed mainly by martensite and austenite. Their microstructure can be altered by addition of alloy content and heat treatment, in order to enhance mechanical properties. In this study, the influence of destabilization heat treatment - 950°C, 1000°C and 1050°C - on mechanical properties of high chromium cast iron with 0,5% niobium is examined. The hypoeutectic microstructure was altered by the heat-treatment, the matrix specimens became predominantly martensitic and there was secondary carbides precipitation. Niobium carbides agglomerated in petal-like and blade-like form. The 1000°C and 1050°C destabilized specimens presented the lowest wear rate values and highest matrix microhardness. The wear resistance was proportional to the matrix microhardness. Also, the size of the secondary carbides may have influenced wear rate. The wear mechanism was plastic deformation with microcutting and microploughing. Specimens which had more removed material presented a higher average roughness (Sa) and maximum values of peaks (Sp) and pits (Sv) tended to be lower as the temperature of the heat treatment increased. 

2018
Dissertações
1
  • Davi Alves da Silva
  • Estudo dos parâmetros de superfície e da tensão resídual no Aço ABNT 4340 endurecido após retificação utilizando diferentes fluídos de corte

  • Orientador : LEONARDO ROBERTO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • LEONARDO ROBERTO DA SILVA
  • MARCELO ARAUJO CAMARA
  • 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.

2
  • LUCIANO FERNANDES DE MAGALHAES
  • Avaliação do rejeito de minério de ferro como material cimentício suplementar

  • Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • DOMINGOS SAVIO DE RESENDE
  • MICHELLY DOS SANTOS OLIVEIRA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • 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
  • Avaliação das propriedades tribológicas do aço SAE 52100 beneficiado e nitretado por descargas elétricas 

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MARCELO ARAUJO CAMARA
  • ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
  • 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.

4
  • Cintia Braga Briseno
  • Influência do processamento térmico no desenvolvimento da microestrutura multiconstituída e no comportamento mecânico de um aço assistido pelo efeito TRIP

  • Orientador : ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • NILTON DA SILVA MAIA
  • WELLINGTON LOPES
  • DAGOBERTO BRANDÃO SANTOS
  • GILMAR CORDEIRO DA SILVA
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Influência do modo de deformação plástica no endurecimento do aço BH 220

  • Orientador : WELLINGTON LOPES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • LEONARDO NEVES
  • WELLINGTON LOPES
  • 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
  • Reciclagem de para-brisas automotivos: separação entre o filme PVB e o vidro

  • Orientador : ROGERIO ANTONIO XAVIER NUNES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROGERIO ANTONIO XAVIER NUNES
  • FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
  • WAGNER SADE
  • 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
  • Influência da adição de boro na resistência ao desgaste abrasivo de ferro fundido branco alto cromo

  • Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • GERALDA CRISTINA DURÃES DE GODOY
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MARÍLIA MENDONÇA DE LIMA
  • 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
  • Estudo do efeito bake hardening para o aço BH220 após uma operação de estampagem

  • Orientador : WELLINGTON LOPES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • WELLINGTON LOPES
  • 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
  •  ESTUDO DA VIABILIDADE TÉCNICA DA RECICLAGEM A QUENTE DE CONCRETO ASFÁLTICO FRESADO PARA APLICAÇÃO A FRIO COMO MATERIAL PARA CONFECÇÃO DE REMENDOS
  • Orientador : FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO JOSE MARTINS
  • FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • 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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  • 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
  • Síntese, caracterização e funcionalização de partículas magnéticas para alicação biomédica

  • Orientador : SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIELLE MARRA DE FREITAS SILVA
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • JURGEN VONDUNG
  • PETER WILLIAM DE OLIVEIRA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • 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
  • Caracterização e avaliação da resistência ao desgaste de uma liga de ferro fundido alto cromo com adição de Nióbio.

  • Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • JOEL LIMA
  • LEONARDO ROBERTO DA SILVA
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Análise do desgaste de ferramentas de corte no fresamento de peças com
    diferentes geometrias.

  • Orientador : SANDRO CARDOSO SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO ROBERTO DA SILVA
  • LUIS HENRIQUE ANDRADE MAIA
  • SANDRO CARDOSO SANTOS
  • YUKIO SHIGAKI
  • 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
  • Estudo do comportamento mecânico de componentes estruturais metálicos durante carregamento de curta duração por meio da análise experimental de tensões.

  • Orientador : NILTON DA SILVA MAIA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • NILTON DA SILVA MAIA
  • ELAINE CARBALLO SIQUEIRA CORREA
  • EMERSON GIOVANI RABELLO
  • LUIZ LEITE DA SILVA
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Filito sericítico como material cimentício suplementar.

  • Orientador : AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • CRISTINA GUIMARAES CESAR
  • 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
  • Estudo de misturas asfálticas recicladas a quente contendo 100% de material fresado para execução de tapa-buracos

  • Orientador : FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO JOSE MARTINS
  • FLAVIO RENATO DE GOES PADULA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • 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
  • DESENVOLVIMENTO DE FILMES FINOS E PRECIPITADOS DE DIÓXIDO DE TITÂNIO PELO PROCESSO SOL-GEL E TRATAMENTO HIDROTÉRMICO

  • Orientador : ANGELA DE MELLO FERREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGELA DE MELLO FERREIRA
  • GABRIELA CORDEIRO SILVA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • 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
  • Enriquecimento superficial da liga Ti-6Al-4V com cálcio e fósforo pelo processo de usinagem por descargas elétricas.

  • Orientador : EZEQUIEL DE SOUZA COSTA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIELLE MARRA DE FREITAS SILVA
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • EZEQUIEL DE SOUZA COSTA JUNIOR
  • ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
  • SHEYLA MARIA DE CASTRO MÁXIMO BICALHO
  • 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
  • Avaliação do desgaste superficial por abrasão de materiais metálicos para revestimento no processamento e extração de agregados minerais.

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MARIA CELESTE MONTEIRO DE SOUZA COSTA
  • PEDRO PAIVA BRITO
  • 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
  • Desenvolvimento e caracterização de scaffolds 3D de alginato de sódio e goma gelana.

  • Orientador : HERMES DE SOUZA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HERMES DE SOUZA COSTA
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • 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
  • Caracterização microestrutural e avaliação de resistência à corrosão de aço galvanizado após dobramento

  • Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • MÔNICA MARIA DE ABREU MENDONÇA SCHVARTZMAN
  • PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • 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
  • Estudo da dispersão de nanopartículas de ZnO funcionalizado em filmes finos de níquel químico autocalíticos

  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • 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
  • Análise de corrosão do aço Duplex UNS S31803 após os processos de conformação e soldagem

  • Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MARCELLO ROSA DUMONT
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • WELLINGTON LOPES
  • 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
  • Avaliação do desempenho mecânico, elétrico e térmico da resina epóxi reforçada com nanotubos de carbono e grafeno para uso aeronáutico.

  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • 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
  • NITRETAÇÃO POR DESCARGAS ELETRICAS DO AÇO AISI 4340 UNIFORMIZANDO A CAMADA NITRETADA

  • Orientador : ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERNANE RODRIGUES DA SILVA
  • MARIA CELESTE MONTEIRO DE SOUZA COSTA
  • ROGERIO FELICIO DOS SANTOS
  • 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
  • Avaliação das propriedades térmicas e mecânicas do concreto reforçado por fibras de aço

  • Orientador : WEBER GUADAGNIN MORAVIA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
  • WEBER GUADAGNIN MORAVIA
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Mitigação de dióxido de carbono por meio de processo adsortivo

  • Orientador : IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVETE PEIXOTO PINHEIRO SILVA
  • PAULO RENATO PERDIGÃO DE PAIVA
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • CAMILA SOARES FONSECA
  • Data: 31/10/2018
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  • Um dos maiores desafios ambientais atualmente é a redução da emissão de dióxido de carbono (CO

    2

    ) 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

    2


    (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
  • Melhoria do desempenho de isoladores elétricos de porcelana através do uso de recobrimentos poliméricos hidrofóbicos.

  • Orientador : CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDINEI REZENDE CALADO
  • SIDNEY NICODEMOS DA SILVA
  • CLEVERSON FERNANDO GARCIA
  • 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 performanc