Repositório RCAAP

Carbon is the most important element going in the steels composition since it largely contributes to their mechanical performance. During the heat treatment of steels, a part of atoms of carbon could be removed from the superficial zone of the steel, which is the result of the atmospheric oxygen attraction by forming gaseous carbon monoxide. This phenomenon, called decarburizing, can change microstructure in a large extent and, as a result, mechanical properties of the steel. This could lead to unsuitable properties for the service life of mechanical parts. In order to prevent such part from breaking in service, it is necessary to know the affected zone by the decarburizing process. For this purpose, the most used technique is a visual observation by optical microscopy of a cross section of the material. This technique is often associated to the hardness profile obtained by Vickers or Knoop indentations in the same section. Depending on the material and on the specimen preparation, some discrepancies are often observed between the two informations. On the other hand, these techniques require a long preparation and cautious interpretation. Then we propose here to use eddy current testing, which is widely employed to detect fatigue cracks, to give some information about changes in microstructure and to examine carburizing of steel from both mechanical and microstructural point of view. For carburizing, eddy current has been successfully connected to the increase of micro-hardness near the surface. This last result has particularly motivated us to use eddy current to analyze decarburizing. In the present work, different durations in the furnace at a temperature of 920°C before oil quenching were performed on 54SiCrV6 (SAE 92V45) steel in order to obtain various morphologies of the decarburized zone. We show that eddy current test may be used to qualify the level of decarburizing since, after a convenient Fourier transformation, three components of the amplitude of the signal are directly linked to the duration of the heat treatment. Associated to optical and hardness measurements, it is also shown that the eddy current signal is well related to the decarburizing depth.

Compósitos que utilizam fibras vegetais como reforço têm despertado crescente interesse por parte da comunidade científica e industrial. O bagaço e a palha de cana são materiais renováveis e quando usados como reforço em uma matriz termoplástica podem dar origem a compósitos com baixo custo, baixa densidade e interessantes propriedades mecânicas. Este trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades mecânicas e morfológicas de compósitos de polipropileno reforçados com celulose de bagaço e palha. A celulose foi obtida através do processo NaOH/AQ a 170ºC durante 3,5 h de reação. Os compósitos reforçados com 20 e 30% em massa de fibras foram preparados utilizando um misturador "Dryser". Após moagem e moldagem por injeção, esses materiais foram analisados por ensaios de tração, flexão, microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A resistência à tração dos compósitos reforçados com 20% em massa de fibras foi similar ao polipropileno puro, no entanto, diminuiu com o aumento de reforço. Os módulos de elasticidade em tração e flexão aumentaram em até 79,4 e 81,7 %, respectivamente, influenciados pelo alto módulo das fibras inseridas dentro da matriz polimérica. A análise por MO da superfície dos compósitos mostraram distribuição homogênea das fibras na matriz, comprimento e forma variada das fibras e ainda que as fibras celulósicas da palha são menores que as do bagaço. A análise por MEV dos compósitos fraturados mostrou descolamento das fibras em relação à matriz e comportamento típico de fratura frágil. As fibras celulósicas obtidas a partir do bagaço e da palha deram origem a compósitos com propriedades mecânicas e morfológicas semelhantes e forneceu à matriz uma maior rigidez.

Este trabalho propõe um modelo para avaliar pontualmente as variações de tenacidade à fratura ao longo da camada cementada de um aço SAE 5115. A pequena espessura dessas camadas impede a retirada de corpos de prova nas dimensões especificadas pelas normas de ensaios de tenacidade à fratura. Assim, para simular uma camada cementada retirou-se corpos-de-prova de tração e de tenacidade à fratura de amostras de aços SAE 5115, 5140, 5160 e 52100 assumindo a influência local apenas da variação do teor de carbono e considerando que os teores dos demais elementos de liga são essencialmente constantes. Os corpos-de-prova após eletrodeposição de cobre foram tratados termicamente em forno numa carga industrial de cementação, têmpera e revenimento para serem submetidos aos efeitos térmicos sem absorção de carbono. Os resultados da análise microestrutural, dos ensaios de microdureza, de tração e de tenacidade à fratura foram agrupados em um único gráfico e comparados com o perfil de cementação de peças de aço SAE 5115 tratadas nas mesmas condições. Foi confirmado que a tenacidade à fratura varia inversamente proporcional à microdureza (HV1) e que a previsão do comportamento de uma trinca numa camada cementada pode ser feita por meio de equação ou diagrama que relacionam a microdureza HV1 com a tenacidade à fratura (K IC ou CTOD C).

O presente trabalho consiste basicamente na análise das características físico-químicas de areia-base para fundição e sua influência na qualidade das peças fundidas. Foram coletados cinco diferentes tipos de areia-base, ambas com o mesmo tratamento mineral. A caracterização das areias-base foi realizada através dos seguintes ensaios de laboratório: distribuição granulométrica, argila AFS, umidade, permeabilidade base, expansão ao choque térmico, perda ao fogo, temperatura de sinterização, teor de finos, caracterização visual e análise química. Foram confeccionados dois modelos diferentes. O primeiro com o formato em espiral, com o objetivo de investigar a fluidez do metal em função das características das diferentes areias-base. O segundo, uma placa escalonada, que permite identificar a qualidade do acabamento superficial da peça fundida para diferentes espessuras. O metal utilizado no processo de fundição foi o alumínio. A partir dos resultados encontrados no ensaio tecnológico, observou-se uma correlação com os resultados de laboratório, verificando que uma correta análise das características identificadas no laboratório permite prever o comportamento da areia-base e seu resultado final observado na peça fundida.

Os aços inoxidáveis martensíticos com no máximo de 11,5% em peso de cromo apresentam estrutura austenítica a elevadas temperaturas (950-1000ºC), que se transforma em martensítica quando resfriado convenientemente até temperatura ambiente. Porém, o controle dos ciclos térmicos utilizados nos tratamentos térmicos de têmpera e de revenimento é de extrema importância, pois estudos têm mostrado que as perdas da resistência mecânica e da corrosão dessas ligas podem ser atribuídas à precipitação de carbonetos durante o revenimento. Os resultados obtidos poderão contribuir de maneira significativa no entendimento e resolução de problemas vinculados ao controle da produção desses aços. Essas ligas são utilizadas como matéria prima para a construção de turbinas, carcaça e rotores de bombas e equipamentos empregados na exploração e extração de petróleo. Este trabalho teve como objetivo caracterizar a microestrutura de um aço inoxidável martensítico, nas condições bruta de fusão e tratado termicamente, e determinar as propriedades mecânicas e de corrosão, após o tratamento térmico.

O processo pirometalúrgico convencional para a produção de chumbo metálico é comparado com dois novos processos ambientalmente não agressivos: o eletrohidrometalúrgico e fusão alcalina. O processo eletrohidrometalúrgico consiste em reduzir o tamanho das partículas dos compostos de chumbo e lixiviar os mesmos com uma solução ácida de fluoborato férrico. Neste ponto, o chumbo é dissolvido com os íons férricos sendo reduzidos a íons ferrosos. A solução resultante da lixiviação é bombeada para os compartimentos catódicos de uma célula eletrolítica de diafragma nos quais o chumbo metálico é depositado em catodos de aço inoxidável numa forma compacta e pura. A solução que é empobrecida em íons Pb2+ é então enviada aos compartimentos anódicos da mesma célula onde, nas superfícies de anodos ocorre a oxidação dos íons ferrosos a férricos, que retornam ao estágio de lixiviação. O processo de fusão alcalina consiste em se juntar soda cáustica fundida, enxofre e compostos de chumbo num reator a uma temperatura entre 600 °C e 700 °C. Como um resultado chumbo metálico é obtido juntamente com sais fundidos de sódio, sulfetos metálicos e borra. O fundido é processado, resultando em borra, sulfetos metálicos, soda cáustica e enxofre. Estes dois últimos retornam para o reator. Ambos os processos permitem a recuperação de metais como antimônio, estanho, enxofre e prata, que em processo convencional são perdidos na escória. Esses novos processos são ambientalmente corretos sem poluições severas de Pb e SO2. O chumbo metálico obtido é mais puro que aquele do processo convencional.

En este trabajo se analiza la densificación del cerámico superconductor YBa2Cu3O7-x (123) a partir de compactos conformados con dos composiciones deficientes en itrio con respecto a la relación catiónica superconductora Y:Ba:Cu = 1,0:2,0:3,0. La evolución térmica de los polvos se estudió por ATD-TG, en atmósfera de O2, hasta la zona de descomposición peritéctica del sistema YBa2Cu3O7-x (» 1050ºC). La densificación de estos compactos se analizó por medio de dilatometrías realizadas bajo similares condiciones a las establecidas para los ATD-TG. Los mecanismos dominantes del sinterizado fueron analizados por medio de modelos aplicados a las curvas dilatométricas. De acuerdo a los datos combinados de dilatometrías y ATD-TG, se verifica que el mecanismo de sinterización por fase líquida (SFL) controla el 85% de la contracción total del compacto de composición Y0,7Ba2,0Cu3,3Ox (C2), el cual presenta un temprano crecimiento de granos (CG) desde los 860ºC. El proceso de CG no se detecta en el compacto de composición Y0,7Ba2,3Cu3,1Ox (C1) a temperaturas menores a los 900ºC. Para ambas composiciones se postula que, a partir de 900ºC, el mecanismo de SFL está presente por medio del proceso de reacomodamiento y luego, en el rango 930-975ºC, el mecanismo de solución-precipitación es el proceso dominante en el SFL.

El cemento portland juega un rol cada vez más importante en el manejo de residuos industriales peligrosos. La técnica de solidificación/estabilización (S/S) basada en el cemento ha demostrado ser efectiva para el aislamiento de residuos peligrosos, especialmente metales pesados. En este trabajo se discutirá el efecto que la adición de filler calcáreo al cemento produce en la S/S de metales como cromo, cadmio y plomo. Se realizaron estudios de difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja, calorimetría y lixiviación a fin de evaluar el nivel de inmovilización en morteros conteniendo estos elementos. Se encontró un alto grado de inmovilización de los iones Cd, Cr y Pb aunque su presencia modifica la velocidad y los compuestos obtenidos durante la hidratación del cemento. Los resultados muestran que el cemento con fillers calcáreo es más eficiente que el cemento normal para la satisfactoria inmovilización de metales pesados.

Ligas de metal duro (WC/Co) são geralmente processadas pelas técnicas da metalurgia do pó, que compreende mistura dos pós elementares, compactação e sinterização por fase líquida, com ou sem a posterior prensagem isostática a quente (HIP). Uma nova rota de processamento de metal duro é aqui apresentada, chamada de altas pressões e altas temperaturas (HPHT). Neste trabalho foi estudada a sinterização da liga WC/10% pesoCo a 5GPa, nas temperaturas de 1200, 1300, e 1400ºC, para os tempos de 1 e 2 minutos. Os melhores resultados obtidos foram: densidade =95,6%, dureza HV45 =10GPa e tenacidade à fratura K Ic=11MPa.m½.

Este trabalho mostra a rota de processamento de um compósito diamantado à base de bronze 4% em peso diamante, para aplicação direta como fios diamantados, e serras lineares de desmonte e corte de rochas ornamentais. Esta rota consiste do emprego das técnicas de compactação da mistura pulverulenta, sinterização e forjamento rotativo. Ensaios de tração revelaram uma resistência de 230MPa para o compósito diamantado de 1,84mm de diâmetro. Microscopia eletrônica de varredura mostrou a distribuição dos cristais de diamantes ao longo do compósito durante a sua manufatura, assim como a adesão dos diamantes para com a matriz de bronze. Testes de corte feitos com fios do compósito bronze 4% em peso diamante, revelaram um desempenho da ordem de 4 vezes superior ao dos discos diamantados de corte, contudo, seu desempenho é cerca de 5 a 8 vezes inferior ao dos fios diamantados perolados, devido à baixa resistência à abrasão da matriz de bronze, baixa adesão entre o par bronze-diamante, devido ao uso de diamantes não metalizados.

Ensaios de escorregamento de fibras, conhecidos como pullout, são realizados para determinar o comprimento crítico da fibra, l c , e a tensão cisalhante interfacial, tau, associada à transferência de esforços entre a fibra e a matriz de um material compósito. Neste trabalho foram avaliados os métodos de realização e interpretação de ensaios de pullout em fibras lignocelulósicas. Resultados de pullout em fibras naturais de piaçava, coco, e curauá foram comparados com outros publicados sobre fibras sintéticas em termos de procedimentos para obtenção de l c e tau. Tendo em vista diferenças marcantes entre o comportamento das fibras naturais relativamente às fibras sintéticas, é proposta uma metodologia própria para avaliação dos resultados de ensaios de pullout em fibras lignocelulósicas.

Compósitos de fibras naturais lignocelulósicas reforçando matriz polimérica já estão sendo utilizados em diversos campos de interesse aplicado. Isto tem incentivado pesquisas científicas e tecnológicas tanto em fibras tradicionais, como o sisal e a juta, quanto naquelas, como as do curauá, que apresentam características promissoras. Até hoje, entretanto, os estudos sobre o comportamento de compósitos poliméricos de curauá utilizaram fibras curtas, descontínuas e aleatoriamente orientadas. Em conseqüência, a resistência mecânica obtida foi relativamente baixa. No presente trabalho investigou-se as propriedades de compósitos de matriz poliéster reforçada com até 30% em peso de fibras contínuas e alinhadas de curauá. Estes compósitos foram ensaiados em flexão e a superfície de fratura observada por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostram resistência superior à obtida por outros pesquisadores em compósitos com fibras curtas e não-orientadas. Observações microestruturais revelaram efetiva adesão das fibras à matriz, o que contribuiu para o desempenho mecânico dos compósitos.

Fibras rígidas de piaçava do tipo Attalea funifera Mart vêm sendo recentemente investigadas como reforços efetivos para compósitos de matriz polimérica. Os trabalhos até agora realizados nestes compósitos mostraram um razoável aumento na resistência mecânica com a proporção de fibra. Como algumas possíveis aplicações para compósitos de piaçava demandariam resistência ao impacto, o objetivo do presente trabalho foi realizar um estudo da tenacidade ao entalhe, medida em pêndulo de impacto de compósitos com matriz poliéster reforçada com fibras rígidas e alinhadas de piaçava. Corpos de prova padronizados de compósitos com até 40% de fibras contínuas de piaçava foram avaliados por meio de ensaios Charpy e suas microestruturas na fratura investigadas através de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos revelaram que compósitos de piaçava apresentam tenacidade ao entalhe comparativamente superior ao de outros compósitos poliméricos de fibras naturais.

Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da substituição de areia por um gnaisse de granulometria fina, tido como resíduo no processo de beneficiamento desse em uma massa de cerâmica vermelha utilizada para fabricação de telhas. Foram preparados corpos-de-prova por prensagem uniaxial para queima em forno de laboratório nas temperaturas de 850, 950 e 1050ºC. As seguintes propriedades foram determinadas: plasticidade, retração linear, absorção de água e tensão de ruptura à flexão. Os resultados indicaram que a utilização de gnaisse fino em substituição à areia não alterou a trabalhabilidade da massa e possibilitou um incremento significativo da resistência mecânica da cerâmica após queima.

A incorporação de um resíduo oleoso proveniente do setor de extração de petróleo em massa de cerâmica vermelha foi avaliada em relação às alterações produzidas nas propriedades físicas e mecânicas da cerâmica. Foram preparadas composições, com quantidades de resíduo de 0, 1, 3, 5 e 10% em peso, usadas na confecção de corpos-de-prova por prensagem uniaxial para queima na temperatura de 900ºC. As propriedades físicas e mecânicas avaliadas foram: densidade aparente, absorção de água, retração linear e tensão de ruptura à flexão medidas em ensaio de 3 pontos. A microestrutura das composições foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados indicaram que a adição do resíduo à massa cerâmica contribuiu para redução da porosidade e, conseqüentemente, melhoria na qualidade da cerâmica. Isto foi atribuído ao poder calorífico do resíduo que contribuiu para efetivar as reações de sinterização.

Este trabalho tem por objetivo verificar a adequabilidade do uso de concentrados de óxidos de terras-raras (COTR) para a fabricação de varistores à base de óxido de zinco. COTR e misturas produzidas em laboratório foram utilizados na fabricação de varistores à base de óxido de zinco (ZnO) segundo o método cerâmico. Análises granulométricas, térmicas, química por fluorescência de raios-X e de fases por difração de raios-X foram empregadas na caracterização dos COTR. A caracterização microestrutural dos varistores produzidos foi feita a partir dos resultados de microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por dispersão de energia e densimetria, e a caracterização elétrica teve por base os dados de tensão-corrente e tensão-capacitância. Os resultados obtidos mostram que existem perspectivas para a utilização de COTR na fabricação de cerâmicas varistoras à base de ZnO, as quais dependem, essencialmente, da natureza das impurezas ou do grau de refino químico dos COTR empregados. Varistores com coeficientes de não-linearidade entre 12 e 40 foram obtidos, alguns com valores de corrente de fuga comparáveis àqueles característicos de varistores comerciais.

A indústria de soldagem gera uma enorme quantidade de resíduo de escória proveniente do fluxo de soldagem a arco submerso, necessitando de uma metodologia adequada para sua destinação final. Este resíduo é um material não biodegradável que quando disposto de forma inadequada gera poluição e dano ambiental. Neste trabalho foi feita a avaliação de algumas propriedades físico-mecânicas de interesse tecnológico de corpos cerâmicos contendo resíduo de escória de soldagem. As matérias-primas usadas foram uma argila vermelha sedimentar e resíduo de escória de soldagem. Os corpos cerâmicos foram preparados por prensagem uniaxial e queimados na temperatura de patamar de 950ºC usando um ciclo de queima lento (24 h frio a frio). Os corpos sinterizados foram caracterizados quanto à retração linear, absorção de água, massa específica aparente e tensão de ruptura à flexão. Os resultados mostraram claramente que o resíduo de escória de soldagem influenciou as propriedades tecnológicas, bem como tem potencial para ser usado para aproveitamento cerâmico.

Os compósitos a base de nitreto cúbico de boro (cBN) atualmente se destacam na usinagem de metais e ligas de dureza elevada, podendo substituir a retífica. A efetividade de utilização dos compósitos de cNB depende, em geral, do estudo da tenacidade do inserto. A obtenção de pastilhas de cBN, realiza-se sob altas pressões até 8 GPa e temperaturas de até 2000ºC. Em condições não hidrostáticas, as tensões internas têm valores significantes, diminuindo a vida útil da ferramenta. Para aumentar a tenacidade e a eficiência de uso foi proposto o tratamento térmico complementar em condições de vácuo sob temperaturas de até 1000ºC e tempo de 1hora. As pastilhas de cBN foram sinterizadas à pressão de 7,7 GPa e temperatura de 1600ºC. A composição da pastilha utilizada foi de 65%p de cBN e 35%p de ligante. Para determinação de nível de desgaste durante usinagem foi utilizado aço 4140 com dureza de 56-58HRc. Comparando a efetividade de usinagem das pastilhas de cBN obtidas com o compósito Elbor®, pôde ser notado que o tratamento térmico complementar aumentou a capacidade de usinagem da pastilha de cBN em 40%.

Pós cerâmicos foram produzidos através da técnica de precipitação a partir de soluções coloidais de compostos metálicos. Sais de zinco foram utilizados sob a forma de cloreto, nitrato e acetato de zinco. Investigou-se a influência do tipo de ânion do sal precursor sobre as características das cerâmicas produzidas. Análise térmica e difração de raios-X foram empregadas na caracterização dos pós obtidos. Microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por dispersão de energia, determinação do grau de densificação dos compactos cerâmicos e caracterização elétrica foram utilizadas para avaliar a influência do tipo de ânion do sal precursor sobre as características elétricas e microestruturais das cerâmicas varistoras produzidas. Conclui-se que as cerâmicas produzidas utilizando-se o acetato de zinco como precursor principal apresentaram características de sinterabilidade superiores àquelas das cerâmicas produzidas com o uso de nitrato ou de cloreto de zinco, o que se refletiu em seu melhor desempenho como varistor.

O objetivo deste trabalho foi a investigação das propriedades ópticas da amostra LiGaSiO4 contendo Fe3+ como impureza substitucional. Materiais do tipo óxido dopados com metais de transição podem apresentar bandas largas de absorção e emissão nas regiões do visível e do infravermelho próximo. Estas bandas são sintonizáveis e permitem um amplo número de aplicações em medicina, comunicações e lasers de estado sólido, por exemplo. As amostras dopadas com 5% de Fe3+ foram produzidas por métodos cerâmicos a partir dos óxidos ultrapuros Li2CO3, beta-Ga2O3, SiO2 e Fe2O3, na forma de pastilhas de 10 mm x 2 mm. O tratamento térmico foi realizado a 1000ºC por 96 h em forno com pressão ambiente. Após a síntese, as amostras foram pulverizadas e examinadas por difração de raios X em um difratômetro de pó e os dados obtidos foram comparados com a base JCPDS. Verificamos a formação do LiGaSiO4 acompanhado pelas fases espúrias LiGa5O8 e gama-Li5GaSi2O8. A seguir foram realizadas as espectroscopias fototérmica e de fotoluminescência à temperatura ambiente. Os espectros obtidos exibem largas bandas de absorção e de fotoluminescência. A partir dos dados ópticos identificamos os níveis de energia envolvidos nas transições, obtivemos o tempo de vida das transições radiativas, calculamos os parâmetros de campo cristalino e de repulsão intereletrônica e identificamos a simetria dos sítios de ocupação do Fe3+ na amostra.