Repositório RCAAP

Neste trabalho as propriedades elétricas de LaAlO3 dopado com estrôncio (Sr) e co-dopado com praseodímio (Pr) e manganês (Mn) foram investigadas. Pós de LaAlO3 dopados foram preparados via mistura de óxidos seguida de calcinações. Amostras, conformadas por prensagem isostática, foram sinterizadas a 1600 °C com tempo de patamar de 6 h. Amostras sinterizadas foram caracterizadas por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de impedância. Medidas de condutividade elétrica mostraram que LaAlO3 dopado com Sr é um semicondutor do tipo p em altas pressões parciais de oxigênio, mas se torna um condutor iônio puro em baixas pressões parciais de oxigênio. Uma diferença significativa na condutividade elétrica foi observada na co-dopagem com Pr e Mn nos sítios A e B, respectivamente, em Sr-LaAlO3. A co-dopagem com Pr promoveu aumento da condutividade do grão em condição oxidante e a energia de ativação se manteve constante. A co-dopagem com Mn gerou amostras com elevada condutividade eletrônica.

Neste trabalho é apresentado um estudo sobre o efeito da adição da sílica ativa (SA), nanossílica (NS) e aditivo dispersante policarboxílico (SP) sobre o comportamento reológico de pastas de cimento (CP V ARI RS). Para fins comparativos com a pasta de referência (REF), foram produzidas pastas com SA, em diferentes teores em massa (0 a 10%) e pastas com 1,0% de NS. Em todas as pastas estudadas (REF, SA e NS) variou-se SP entre 0 a 0,5%, relativos à massa de cimento. Os ensaios foram realizados em um reômetro com geometria de cilindros concêntricos e taxa máxima de cisalhamento aplicada de 100 s-1. Os aumentos de SP causaram a redução na área de histerese, na viscosidade plástica e na tensão de escoamento, sendo esta última mais influenciada que a viscosidade plástica. Nas pastas cujos resultados foram ajustados por Bingham, as misturas contendo um mesmo teor SP, a tensão de escoamento de Bingham não variou substancialmente, exceto nas pastas com 10% de SA e 0.1 a 0.3% de SP. Para a viscosidade plástica não foi observada tal tendência. Entretanto, NS influenciou significativamente o valor da viscosidade plástica em relação à REF e à SA. Nas pastas cujos resultados apresentaram aproximação satisfatória quando ajustados ao modelo de Bingham e Herschel-Bulkley, para uma mesma dosagem de SA, os aumentos nos teores de SP causaram redução na tensão de escoamento e na viscosidade plástica. O modelo de Bingham descreve adequadamente o comportamento reológico das misturas com a tensão de cisalhamento com valores intermediários, enquanto que o modelo de Herschel-Bulkley é mais adequado para as tensões máxima de cisalhamento elevadas ou reduzidas.

Foram realizados experimentos objetivando selecionar materiais e revestimentos que tenham características antiincrustantes contra o bivalve invasor Limnoperna fortunei, para uso em usinas geradoras de energia. Diferentes tipos de materiais foram utilizados como corpos-de-prova: aço carbono, aço cobreado, aço inoxidável, aço galvanizado e acrílico. Sobre os corpos-de-prova em aço carbono, foram também testados diversos tipos revestimentos à base de óxidos em diferentes concentrações. Foram utilizados o óxido de cobre, o óxido de zinco e a combinação dos mesmos. Os corpos-de-prova foram submersos na coluna d’água, por um ano entre outubro de 2007 e setembro de 2008, no reservatório da Usina Hidrelétrica de Ibitinga, Estado de São Paulo, Brasil. Os seguintes materiais e revestimentos apresentaram as menores densidades de mexilhões incrustados: aço carbono revestido com tinta a base de resina epóxi poliamina com adição de óxido de zinco convencional 5%, aço carbono revestido com tinta a base de resina epóxi poliamina com adição de óxido de cobre convencional 10%, aço carbono revestido com tinta a base de resina epóxi poliamina com adição de óxido de zinco nanométrico 10%. Estes materiais são recomendados para a utilização no controle da incrustação do mexilhão dourado, após a realização de estudos complementares sobre a solubilidade, lixiviação e ecotoxicidade, temas que serão abordados em nova fase da pesquisa.

Este trabalho se enquadra em um projeto de pesquisa mais amplo de desenvolvimento de concreto leve para aplicação no sistema construtivo de painéis monolíticos de concreto moldados in loco, tendo como referencial, além dos requisitos técnicos de trabalhabilidade, resistência mecânica e durabilidade, a influência do concreto no desempenho do conforto térmico da edificação. Especificamente neste trabalho, será apresentada a avaliação da influência do teor de argila expandida no valor da condutividade térmica do concreto leve destinado a este sistema construtivo. Foram avaliados os valores da condutividade térmica de concretos leves com massa específica variando entre 1216 a 2364 Kg/m³, produzidos com argila expandida em substituição ao agregado graúdo natural (basalto). A condutividade térmica dos concretos foi determinada utilizando o "Método do Fio Quente Paralelo" e variou entre 0,54 e 1,80 W/mK.

Este trabalho tem como objetivo avaliar a suscetibilidade à corrosão sob tensão do aço inoxidável austenítico AISI 321 em ambiente similar ao de um reator nuclear. Utilizou-se o ensaio de taxa de deformação lenta - SSRT (Slow Strain Rate Test), que é um dos métodos mais recentes desenvolvidos para avaliar o processo de CST (Corrosão Sob Tensão) em laboratório. Os ensaios foram realizados à temperatura de 288°C e pressão de 8 MPa, em meio aquoso, contendo 1000 ppm de B e 2,2 ppm de Li, e em atmosfera inerte (N2). Os resultados indicaram que a taxa de deformação de 3x10-7 s-1 é adequada para realizar avaliações comparativas do processo de CST utilizando o ensaio de SSRT e que o aço AISI 321 apresenta baixa suscetibilidade à CST nas condições estudadas.

Este trabalho teve por objetivo avaliar a microestrutura de queima de cerâmicas argilosas utilizadas para fabricação de telhas por meio de ensaios de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e porosimetria ao mercúrio. Corpos-de-prova de quatro massas cerâmicas foram preparados por prensagem uniaxial e queimados a 975°C. Em seguida, foram submetidos a ensaio mecânico para determinação da tensão de ruptura à flexão. Os resultados indicaram que a massa cerâmica caulinítica proveniente de Campos dos Goytacazes, Estado do Rio de Janeiro, apresentou uma microestrutura com maior volume de poros em comparação com outras três massas cerâmicas. Entretanto, o menor teor de quartzo e o menor tamanho de poros foram predominantes para que a massa de Campos dos Goytacazes apresentasse uma melhor performance mecânica.

O ensaio piramidal Vickers é uma técnica utilizada há décadas para avaliação da dureza superficial de materiais metálicos, cerâmicos, compósitos e, recentemente, filmes finos. Diversos estudos têm sido desenvolvidos a fim de utilizar esta metodologia como ferramenta para avaliação de outras propriedades mecânicas como, por exemplo, a tenacidade à fratura. Contudo, a sua implementação na determinação desta propriedade mecânica e os seus resultados ainda ocasionam dúvidas no meio científico. Estas dúvidas são mais intensas quando se pretende analisar materiais com comportamento frágil. Por isso, utilizou-se um modelo numérico através do método dos elementos finitos para avaliar os campos de tensões e de deformações durante o ciclo de indentação, auxiliando em uma interpretação mais segura deste ensaio. No presente trabalho, obteve-se o comportamento da curva carga versus deslocamento para o ensaio Vickers em uma amostra de carboneto de tungstênio com cobalto e em uma amostra de alumina. Também foram encontrados os valores numéricos da dureza superficial destes dois materiais. Estes resultados se encontram compatíveis com os dados experimentais presentes na literatura especializada, mostrando que o modelo numérico foi capaz de representar o comportamento global deste ensaio. Por fim, foi determinada a distribuição da máxima tensão principal e das deformações para o ciclo de carregamento e descarregamento do teste, utilizando-se um modelo numérico de trinca difusa. Baseado nestes resultados de tensões e de deformações estudou-se os mecanismos de nucleação e de crescimento de trincas que ocorrem nestes materiais sob ensaios de indentação piramidais.

Um conjunto de endurecedores de resinas epoxídicas do tipo aminas alifáticas foram caracterizados por titulação potenciométrica. Os endurecedores correspondem a compostos de cadeia linear: etilenoamina (EDA), dietilenotriamina (DETA), trietilenotetramina (TETA), tetraetilenopentamina (TEPA), e compostos de cadeia cíclica: 1-(2-aminoetil)piperazina (AEP), isoforondiamina (IPD) e 4,4-diamino-3,3’-dimetilciclohexilmetano (3DCM). Determinou-se a massa equivalente de hidrogênio amina (MEHA) de cada composto de modo indireto por reação de protonação dos nitrogênios do tipo amina utilizando-se solução de ácido clorídrico padrão (HCl), baseado na técnica de titulação potenciométrica em meio aquoso. O procedimento fornece também o valor amina (miligramas de KOH por grama de endurecedor). Foi ainda determinado o pH da solução aquosa (1 g em 100 mL de água destilada ), afim de avaliar o grau de basicidade. Os gráficos obtidos de pH vs Vol. de solução de HCl, revelaram a existência de um ou dois saltos para os compostos. Este comportamento foi relacionado às reações de protonação dos nitrogênios primários, secundários e terciários presentes nos compostos. Os valores experimentais da MEHA obtidos foram muito próximos dos valores teóricos calculados. A técnica utilizada é simples e pode ser utilizada em qualquer laboratório de controle.

La codeposición simultánea de Pt y Ru sobre materiales de carbono se llevó a cabo potenciostáticamente a -0,5 V a partir de soluciones acuosas de H2PtCl6 y RuCl3 en presencia de diferentes aditivos orgánicos: 1) etilenglicol, 2) etanol, 3) ácido fórmico, 4) citrato de sodio, 5) tartrato de sodio y 6) Na2H2EDTA. El proceso de electrodeposición fue influenciado termodinámica y cinéticamente por la presencia de los diferentes agentes estabilizantes. Los análisis SEM y AFM de los electrodos revelaron que el tamaño de las partículas y el área superficial activa de los catalizadores fueron notablemente afectados por la presencia de los agentes estabilizantes. Las diferencias en el comportamiento de los diferentes aditivos orgánicos en las soluciones de electrodeposición pueden ser asociadas con los siguientes efectos: 1) capacidad del estabilizante para acomplejar al ión metálico, 2) la adsorción específica de las moléculas orgánicas que inhiben el crecimiento de las partículas, y 3) la capacidad reductora de los compuestos orgánicos (sólo para los tres primeros aditivos). Los electrodos preparados con diferentes aditivos orgánicos presentan el siguiente orden decreciente de actividades catalíticas para la oxidación de metanol: citrato > tartrato > etanol > Na2H2EDTA > etilenglicol > ácido fórmico > sin estabilizante. Este comportamiento puede relacionarse con diferencias en el área superficial activa, tamaño de partícula y la estructura superficial del depósito metálico.

Este trabalho tem por objetivo a investigação do efeito da moagem de alta energia sobre a morfologia, tamanho de partícula e compressibilidade do compósito WC-Ni. O metal duro é um material compósito utilizado em diversas áreas de usinagem, mineração e construção civil, podendo ser aplicado diretamente em componentes de equipamentos de perfuração de petróleo e gás. A moagem do metal duro WC-20Ni, partindo dos pós de WC e Ni, foi realizada para tempos de moagem de 1, 2, 4, 8, 16, 32 e 64 horas. A fim de observar a influência do tempo de moagem sobre a microestrutura, empregaram-se as técnicas de microscopia eletrônica de varredura e granulometria a laser. Esta avaliação permitiu observar o comportamento morfológico e a interação entre os componentes do material produzido. Os resultados mostram que o tempo de moagem produz a redução do tamanho das partículas seguida de formação de aglomerados com tamanhos menores do que os componentes utilizados na obtenção dos compósitos.

Use of eco friendly and energy saving biomaterials and processes have enabled to overcome the effects of growing urbanization and population along with increasing agro-industrial wastes. This has led to a new approach to the industrial design of products and processes along with the implementation of sustainable manufacturing strategies to "optimize the total material cycle from virgin material to finished material, to component, to product, to waste product and to ultimate disposal". Developing countries such as Brazil possess abundantly available but underutilized biomaterial resources, which may possibly give excellent opportunities for scientists to discover methods for their better utilization. This talk presents attempts made so far on the developments of biodegradable composites based on biomaterials of Brazil, with details on their processing matrix-reinforcement combinations, morphology properties and market. Some results of the studies carried out by the author and his colleagues at UFPR-Curitiba are also included.

Magnesium represents a very attractive material for biodegradable stents since the process of its natural and gradual dissolution into the human body by a corrosion process would prevent restenosis risks and would allow the progressive transmission of the mechanical load to the surrounding tissues after several months of service. The objective of the present work is to develop a frame of mechanical and microstructural data about several commercially available Mg alloys in view of their use for biodegradable stents. The AZ31, AZ61, AZ80, ZM21, ZK61 and WE43 alloys in the form of extruded bars were thus investigated to compare their mechanical properties and corrosion resistance. Further high-temperature characterization was carried out by compression tests at high temperature (temperature range: 260-450°C, strain rate range: 5•10-4 ÷ 3•10-2 s-1) in order to assess the optimal processing window for stent precursors manufacturing (small tubes 1÷2 mm in diameter) by hot extrusion. The experimental results made available by this investigation were adopted to support the development of a finite element (FE) framework combining a shape optimization procedure and a detailed model for Mg alloy mechanical and corrosion damage behavior.

A natural biofoam extracted from the petiole of the buriti palm tree has shown values of density and mechanical strength with potential for uses in engineering applications such as automobile interior parts and floating components. Moreover, foams can also be used as insulating materials in packing and building panels. In this case some thermal properties are required. Therefore, the objective of this work was to evaluate the thermal behavior of the buriti biofoam by means of TGA, DTG and DSC analysis. The TGA curves revealed weight loss related to release of humidity and molecular structure decomposition. Peaks in the DTG curves indicated two intervals in temperature associated with different decomposition processes. The only endothermic DSC peak found was attributed to the lignocellulosic water of hydration being lost around 121ºC.

Fibers stripped of from the bamboo culm by longitudinal cutting are being considered as reinforcement of polymer composites owing to environmental benefits related to their biodegradable and renewable characteristics. The manual cutting process allows bamboo fibers with different diameters to be extracted from the culm. Since a lignocellulosic fiber usually presents tensile strength dependence with its diameter, this possibility was investigated on bamboo fibers by means of the Weibull statistical analysis. It was found that the smaller the fiber diameter, the greater the tensile strength. Fracture observation of ruptured bamboo fibers by scanning electron microscopy, identified possible mechanisms associated with this inverse strength/diameter correlation.

The jute fiber is one of the strongest lignocellulosic fibers with applications ranging from simple items such as fabrics and ropes to engineering composites for automobile parts and building panels. Like other lignocellulosic fibers, the jute may have an inverse strength dependence with its diameter. In principle, thinner jute fiber could be comparatively stronger and consequently more effective as a composite reinforcement. Therefore, an attempt to correlate the jute fiber strength obtained in tensile test with its corresponding diameter, precisely measured by means of a profile projector, was carried out. A Weibull statistical analysis confirmed the inverse dependence between the jute fiber tensile strength and the corresponding fiber diameter. Scanning electron microscopy observation of the fracture of selected ruptured fiber revealed possible mechanisms that could justify the strength/diameter inverse dependence.

Environmental aspects and economical advantages are motivating the use of natural fiber as reinforcement of polymer composites in substitution for synthetic fiber composites such as fiber glass. In particular, the sisal fiber is one of the most investigated and being used in engineering systems. By contrast to synthetic fibers, natural fibers have the disadvantage of being heterogeneous in their dimensions specially the diameter. In several natural fibers it has been found that the smaller the diameter, the stronger is the fiber. In this work a Weibull analysis of sisal fibers tensile strength was performed to find a correlation with the diameter. The results revealed an inverse dependence of the tensile strength with the diameter. The observation of ruptured fibers by scanning electron microscopy suggested possible mechanisms that justify a hyperbolic correlation.

Natural fibers obtained from cellulose-based plants are being used as reinforcement of polymer composite owing to both environmental and technical advantages. One important technical characteristic of most lignocellulosic fibers is the bend flexibility, which allows them to resist impact forces. As a consequence, there is an increasing application of these lignocellulosic fibers in automobile parts that, during a crash event, should absorb the impact energy without splitting into sharp pieces. The present work investigates the toughness behavior of polyester composites reinforced with up to 30% in volume of alkali treated continuous and aligned curaua fibers by means of Charpy impact tests. It was found that the incorporation of treated curaua fibers increased the composite absorbed impact energy but not as much as in composites reinforced with non-treated fibers. Macroscopic observation, and scanning electron microscopy analysis of fracture surface, revealed that the main mechanism for the increase in the Charpy notch toughness is the interfacial rupture between the curaua fiber and the polyester matrix.

Osseointegration has been defined as "a direct structural and functional connection between ordered, living bone and the surface of a load-carrying implant". However, titanium and its alloys cannot directly bond to living bone after being implanted into the body. The osseointegration of titanium dental implants is critically dependent on the implant surface properties. Various surface modifications have been proposed in order to provide commercially pure titanium with bioactive bone bonding ability. In the present work, the titanium dental implant surface morphology was modified by acid etching and electrochemical treatments with the purpose of enhancing tissue response, and decreasing the waiting time for implant loading. The results show that surface morphology, topography, roughness and chemical composition were changed by the treatments and these changes has a significant influence on osseointegration. The best results were observed in the samples submitted to the electrochemical treatment.

The steel of this work, 0.06C-25Mn-3Al-2Si-1Ni steel, presenting TWIP effect, was hot and cold rolled and then annealed at temperatures between 600 and 850ºC. The microstructure examination was focused in the recrystallization during annealing for different temperatures through optical and scanning electron microscopy. The volume fraction and recrystallized grain size measurements were performed. Tensile tests were conducted at room temperature. A polycrystalline model, based on micromechanics and working hardening theory, developed by Bouaziz et al., to predict the behavior of TWIP steels under different loading paths, was applied to the current steel. The results from the model are in good agreement with mechanical test and show a total elongation above 60%, uniform elongation up to 55% and a tensile strength greater than 600 MPa, which highlights the potential of this steel for its various applications, mainly automotive industry. The model parameters are discussed and their limitations are presented.

The development of an eco-friendly material that could reduce CO² emission and that could aggregate value to a natural fiber, setting man at the countryside and raising the income of populations from poor regions is a challenge. Lignocellulosic fibers are cheap and are a readily available reinforcement, requiring only a low degree of industrialization for their processing. The main drawback of using cement composites reinforced with lignocellulosic fibers is that the fibers can be mineralized inside the alkaline environment. In this work, Portland cement was partially replaced by metakaolinite in order to produce a matrix free from calcium hydroxide, avoiding thus the problem of fiber mineralization. Cement composites reinforced with 2, 4 and 6% of short curaua fibers, were manufactured. The composites were submitted to four pointing bending tests in order to determine their mechanical behavior. The results obtained were compared with those found for cement composites reinforced with sisal fibers.