Repositório RCAAP

Piassava (Attalea funifera Mart) fiber has been investigated as reinforcement for polymer composites with potential for practical applications. The purpose of the present work was to assess the behavior of specimens of piassava fiber and gelatin irradiated with electron beam at different doses and percentage. The piassava/gelatin specimens were made with 5 and 10% (w/w) piassava fiber, gelatin 25% (w/w), glycerin as plasticizer and acrylamide as copolymer. The samples were irradiated up to 40 kGy using an electron beam accelerator, at room temperature in presence of air. Preliminary results showed mechanical properties enhancement with the increase in radiation dose.

Considering the importance of the environment and fuel economy, the Brazilian automotive industry has focused on the development of lightweight materials based on renewable resources. Replacement of PP- talc composite by PP- saw dust composite is a promising possibility. This paper presents the preparation of maleated polypropylene (MAPP) through reactive extrusion using different amounts of peroxides and maleic anhydride as well its characterization. Using 20% of saw dust coated with different amounts of prepared MAPP, several composites were prepared including one with commercial MAPP. Injection molded samples of all these composites along with that without the compatibilizer were characterized for mechanical properties. These studies indicated fulfilling the proposed objectives: (i) finding the optimal reactive extrusion conditions to prepare MAPP samples; (ii) preparation of PP/saw dust composites with and without MAPP coating; (iii) to arrive at optimized composite to get the best performance through their characterization for various properties of all the produced composites.

Fatigue crack growth mechanisms of long and small cracks were investigated in cast and wrought aluminum and titanium alloys with various microstructures (as-cast A535, 6061-T61, and mill-and beta annealed Ti-6Al-4V). In addition, friction stir welded and cold spray processed 6061-T61 were also investigated. The effects of microstructure on the fatigue crack growth response of each material were evaluated. Long crack growth data were generated on compact tension specimens at low and high stress ratios R=0.1 and 0.7, respectively. Small crack growth testing was performed on corner and surface flaw tension specimens at low stress ratio, R=0.1. Fatigue crack growth mechanisms at the microstructural scale of the materials were identified and will be discussed. Closure corrections were applied to long crack growth data, and the results were compared to experimental small crack growth data. Models for small crack growth predictions from long crack growth data will also be presented and discussed.

Increasing search for new materials with high premium on eco-friendliness, new trend is emerging in materials development such as composites, which are well established for a wide variety of applications. With growing interest and importance of renewable bioresources has led to more stress on the use of locally available materials. This paper presents preliminary results on the preparation and characterization of composites based on Brazilian coconut fibers and starches of cassava and corn. The raw materials were characterized for their morphology, chemical composition, and thermal properties and X-ray diffraction studies. Coir fibers were also tested for their tensile properties showing increasing strength and Young's modulus with decreasing diameter, while the % elongation remaining constant. Lignin content of coir was found to be 35%. Structure and properties of composites containing 0, 5 10, 15% fibers in both the matrices and prepared by compression molding would be compared. For the 2 types of starch, there was an increase in the tensile strength by the increasing proportion of fiber. The effect of moisture in the composite stress affects the strength and percentage elongation. The water absorption was higher in the composites made from cassava starch.

Durable sisal fiber cement composites reinforced with long unidirectional aligned fibers were developed and their mechanical behavior was characterized in a multi-scale level. Tensile tests were performed in individual sisal fibers. Weibull statistics were used to quantify the degree of variability in fiber strength at different gage lengths. The fiber-matrix pull-out behavior was evaluated at several curing ages and embedded lengths. The composite's mechanical response was measured under direct tension while crack formation was investigated using a high resolution image capturing procedure. Crack spacing was measured using image analysis and correlated with the applied strain under both the tensile and bending response.

A UNS S32205 duplex stainless steel was processed by ECAE in three different velocities, at room temperature, and heat treated in different temperatures and times to evaluate recrystallization. Attrition forces promoted great deformation heterogeneity in the samples sections, with hardness increase, and morphology changes in the grains and changing orientation through the processed samples. In treated samples surface, two types of distinct structures was formed, with surfaces positioned in 90º and 120º angles, probably because the annihilation of pilled dislocations in ferrite based centered cubic structure and austenite face centered cubic structure, respectively. The induced martensite by cold deformation was also observed. Some samples demonstrate located points of recrystallization in grain boundaries for some treatment conditions, the number of recrystallization nuclei increased with the increase of treatment time.

Concerns related to the ever-growing use of raw-materials from non-renewable sources by modern society is driving the interest of the academic and scientific sectors for a new concept of material, which takes into account not only mechanical performance, cost and availability, but also environmentally-related issues, such as biodegradability, renewability and energy use, along with the promotion of social and economical development of the economically-challenged segment of the population. Vegetable fibers have been used in many home-made objects, such as ropes and artcraft, for perhaps as long as humanity exists. However, these fibers present a combination of interesting properties which enables their use in a wide variety of sectors. This invited article will review the work recently carried out by the author in collaboration with various researchers from UFRGS, UFPR and UCS, and will be divided into three case studies, focusing on the use of vegetable fibers for oil sorption, as infiltration (flow) medium and as reinforcement for polymer composites, promoting their use in more demanding and rewarding applications.

Titanium alloys are used in the aero-spatial, energy and biomaterial industries among others and exhibit high specific strength and fracture toughness. Their mechanical properties show a strong dependence on the microstructure, especially on the size and morphology of the constituent phases. An experimental evaluation was done to a better understanding of that influence, using some techniques like as transmission electron microscopy (TEM), both low and high resolution (HR), scanning electron microscopy (SEM), coupled to electron back-scattering diffraction (EBSD), X-ray diffraction (XRD) and optical microscopy (OM). Some in-situ TEM deformation studies were also done. The alloy was submitted to two heat treatment conditions to get different phases distribution. An hcp phase (alpha) in coexistence with a bcc phase (beta) was observed after both treatments as well the occurrence of twins, stacking faults and dislocations arrangements. The work then, discusses the influence of these features on the overall alloy strength.

The rough grind machine operation in metallic material produce a sub product with the followings components such as: metallic residue, small parts come from the resin grinds, diatomaceous earth material (filter material) and soluble oil in water for tools cooling. According [HU1UH] from ABNT, this sub product is toxic, not inert material, aggress the environment with pollution in the currency water and contaminate the ground when incorrectly go to the municipal solid waste. The final destination of this sub product, is the incineration, in the cements company, being the incorporated the sub product to the cement, during your production. With the qualitative result using the scanning electron microscopy (SEM), coupled to the dispersive energy spectroscopy (EDS), two experiments were made with objective to separate the magnetic material of the non-magnetic material, using a permanent magnet. We conclude that the magnetic material can be used by powder metallurgy process in production of pieces.

The use of natural fiber as polymeric matrix reinforcement has attracted interest, as fibers are renewable, of low cost, biodegradable and possesses non-toxic properties. In the present paper, Brazil nuts (Bertholletia excelsa) shell fiber (10% w/w) were mixed with gelatin (25% w/w), glycerin as plasticizer and acrylamide as copolymer to investigate the resultant mechanical properties effects upon ionizing radiation. The samples were irradiated at 40 kGy using a Dynamitron electron beam accelerator, at room temperature in the presence of air. The results showed that samples of gelatin with 10% of Brazil nuts shell fiber and irradiated at 40 kGy presented promising results for mechanical performance.

Titanium (Ti) is a biocompatible material, and calcium phosphate coating on titanium is commonly applied in order to obtain faster osseointegration around metallic implant. Osteoblast adhesion on three different Ti surfaces was evaluated. The investigated surfaces were commercially pure Ti (cp Ti), Ti coated with sodium titanate (Na-Ti), and Na-Ti followed by octacalcium phosphate coating (Ti-OCP) done by immersion in a calcium and phosphate-rich solution. The studied materials exhibited different morphology and composition. However, all the surfaces promoted cellular adhesion and showed cytocompatibility. No statistically significant difference was observed among the evaluated samples in relation to the number of cells.

Biocerâmicas porosas tem aplicações biomédicas importantes como preenchimento de defeitos ósseos e scaffolds na engenharia de tecidos. A hidroxiapatita (HA, Ca10(PO4)6(OH)2) que apresenta semelhança química e estrutural com a fase mineral dos ossos e dos dentes, é biocompatível e osteocondutiva, e tem excelente afinidade química e biológica com os tecidos ósseos. Este trabalho teve como objetivo desenvolver biocerâmicas porosas HA para utilização como scaffold para regeneração óssea empregando-se a técnica de réplica da esponja polimérica. A pasta biocerâmica de HA foi obtida por via úmida utilizando hidróxido de cálcio [Ca(OH)2] e ácido fosfórico (H3PO4) e impregnada em esponjas de poliuretano com diferentes densidades. Tratamento térmico a 600°C por 1h foi realizado para eliminação da esponja seguido da sinterização a 1100°C por 2 horas. Os scaffolds apresentaram a HA como fase majoritária, elevada porosidade (> 70%) e poros com tamanhos variando na ordem de macro (>100μm) e microporosidade (1-20μm), sendo estes fatores adequados para a aplicação como scaffolds para regeneração óssea.

Compósitos de polihidroxibutirato - hidroxivalerato (PHB-HV) reforçados com resíduos da produção de café foram preparados a partir de PHB-HV com dois diferentes tipos de resíduos, o pergaminho e a casca de café, através da técnica de evaporação de solvente "casting". Para avaliar o efeito dos resíduos na matriz, os compósitos foram avaliados por difração de raios x (DRX), Microscopia eletrônica de Varredura (MEV) e através das propriedades mecânicas. Estas técnicas forneceram fortes evidencias da formação de uma estrutura intercalada e homogênea entre os precursores, sem que isto alterasse a cristalinidade do PHB-HV. As propriedades mecânicas foram avaliadas quanto à força de punctura e deformação antes da ruptura indicando que a presença da carga orgânica eleva ambas as propriedades, gerando um novo material com um campo de aplicação ampliado em relação ao PHB-HV.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a distribuição de tensões na resina em contato com os filetes de roscas de mini-implantes cilíndricos e cônicos, submetidos à carga lateral e torção de inserção. Um modelo fotoelástico foi confeccionado com gelatina transparente, para simular o osso alveolar. O modelo foi observado com um polariscópio plano e fotografado antes e após a ativação dos mini-implantes com força lateral e de inserção. A aplicação de cargas laterais provocou momentos fletores nos mini-implantes, aparecimento de franjas isocromáticas ao longo dos filetes do corpo dos mini-implantes e no ápice. Quando foi aplicado o torque de inserção, verificou-se a concentração de tensões próxima ao ápice. Concluiu-se que: (1) o mini-implante cilíndrico apresentou maior concentração de tensões no ápice, e (2) o mini-implante cônico apresentou maior concentração de tensões nos filetes de rosca apicais.

A indústria metalúrgica tem buscado empregar processos de fusão mais eficientes. Os fornos rotativos a gás natural e óleo de xisto surgem como uma alternativa interessante para a produção de ligas ferrosas. Durante a fusão no forno rotativo acontece uma maior queima de elementos químicos, exigindo a utilização de técnicas de carburação adequadas. No presente trabalho foram avaliadas diferentes formas de adição de carburantes durante a fusão de ferros fundidos cinzentos e nodulares, utilizando fornos rotativos a óleo de xisto e gás natural. Dois tipos de carburantes, com diferentes granulometrias, foram adicionados em diferentes estágios do processo de fusão. Os resultados mostram que o rendimento de carburação é fortemente afetado pelo estado da carga metálica. O melhor rendimento foi obtido pelo carburante de coque de petróleo calcinado com granulometria de 1-3 mm, por meio da adição à carga no estado pastoso.

O objetivo principal do presente trabalho foi simular através de modelos de elementos finitos o ciclo do ensaio de indentação com penetradores esféricos em um sistema composto de recobrimento superficial fino depositado em um substrato metálico. Recentes trabalhos propõem a utilização dos ensaios de indentação (nanoindentação) como uma ferramenta capaz de avaliar características mecânicas de filmes finos, assim como avaliar possíveis falhas em sistemas que conjugam recobrimentos de alta dureza (recobrimentos tribológicos) com substratos metálicos de aço em serviço, em solicitações tribológicas. Entretanto, a implementação da técnica de indentação para a avaliação do comportamento destes sistemas e os seus resultados obtidos ocasionam dúvidas no meio científico. Em função destas incertezas na análise do ensaio de indentação, o uso de uma metodologia numérica capaz de avaliar os campos de tensões e de deformações durante o ciclo de indentação pode auxiliar em uma interpretação mais segura deste ensaio. Todavia, a utilização da metodologia numérica para avaliar o ensaio de indentação em recobrimentos superficiais finos também tem apresentado problemas principalmente devido à dificuldade na implementação de critérios de falhas, especialmente na avaliação do comportamento da interface entre o recobrimento e o substrato. Finalmente, para estudar os mecanismos de nucleação e crescimento de trincas que ocorrem nestes filmes sob ensaio de indentação utilizou-se um modelo numérico de trinca difusa.

A corrosão é um fenômeno que afeta toda a sociedade, atribuindo-se uma grande importância sócio-econômica aos seus efeitos. Na área da engenharia, existem diversas conseqüências do processo corrosivo, como ocorre no aço de reforço das estruturas de concreto. Na intenção de oferecer segurança e durabilidade às estruturas, empresas do ramo químico e de produtos para construção civil disponibilizam no mercado diferentes formas de proteção à corrosão. Este trabalho apresenta análises de medidas de potencial realizadas em amostras de concreto armado, com diferentes relações água/cimento, produzidos com e sem inibidores de corrosão e expostos a dois ambientes com cloretos: em campo, exposto às intempéries da atmosfera marinha do litoral sul de Santa Catarina; em laboratório, a um processo cíclico de aceleração da corrosão através de imersão parcial (solução contendo cloretos) e secagem em estufa. Nas duas situações, foram mantidas as amostras por um período de 63 dias. A corrosão por cloretos em laboratório mostrou-se o sistema mais agressivo e eficiente para avaliar o potencial de corrosão. Os resultados buscaram caracterizar a eficiência dos inibidores de corrosão utilizados, que foram denominados de inibidor A, inibidor B e inibidor C e, ao fim das análises, foi possível classificá-los quanto ao desempenho em ambientes contaminados por cloretos em: Inibidor B > Inibidor C > Inibidor A. A redução da relação água/cimento (0,45) melhorou o desempenho do concreto de referência e dos três tipos de inibidores de corrosão utilizados. Evidenciou-se modificação das propriedades mecânicas dos concretos com inibidores, o que pode conduzir ao desenvolvimento de concretos mais impermeáveis e duráveis.

Neste trabalho, estudou-se o comportamento térmico, a evolução das fases cristalinas com a temperatura e as propriedades físico-mecânicas da Lama Vermelha (LV) procedente da indústria de alumínio do Estado do Maranhão. O estudo foi realizado por Análise Termogravimétrica (TG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Dilatometria Ótica até 1350 ºC; enquanto a evolução das fases cristalinas com a temperatura foi realizada no intervalo entre 750 a 1150 ºC por Difração de Raios-X (DRX). As propriedades físico-mecânicas como Superfície Específica, Granulometria, Limite Plástico (LP), Limite de Liquidez (LL), Índice de Plasticidade (IP), Tensão de Ruptura a Flexão (TRF), Absorção de Água (AA), Retração Linear Após Queima (R L) e Porosidade Aparente (PA) foram determinadas nas mesmas temperaturas. As seguintes fases cristalinas foram detectadas: hematita, sodalita e anatásio entre 750-850 ºC; e hematita, nefelina e sodalita entre 950-1150 ºC. Os ensaios tecnológicos demonstraram que a LV pode ser aplicada para o processamento de materiais cerâmicos estruturais, pois apresenta pouca reatividade entre 870-950 ºC, com elevada AA, e baixas R L e TRF. Entre 950 e 1350 ºC, a LV sofreu uma retração que variou entre 5-50 %, com fusão total a 1350 ºC, devido à presença de fases minerais do tipo feldespatoides em sua composição.

Nos tratamentos radioterápicos de cabeça e pescoço utilizam-se imobilizadores como garantia de imobilização do paciente e reprodutibilidade diária do tratamento. Estes imobilizadores, constituídos de material polimérico, são utilizados no Serviço de Radioterapia do Hospital São José (HSJ), localizado em Criciúma (SC), e são reutilizados atualmente para até seis pacientes. O processo de reutilização vem causando deformações nos imobilizadores, levando a busca de soluções para garantir a qualidade no tratamento radioterápico. Este estudo buscou caracterizar o material polimérico constituinte do imobilizador e estudar as possíveis degradações deste, devidas ao envelhecimento térmico, à quantidade de irradiação e ao efeito conjugado destes dois fatores. As amostras foram preparadas de modo a sofrerem degradações equivalentes à reutilização do imobilizador para até seis pacientes, de acordo com o protocolo seguido pelo serviço de radioterapia do hospital. As técnicas empregadas para a caracterização do polímero foram Análise Termogravimétrica (TGA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Difração de Raios-X em ângulo largo (WAXS). As técnicas de DSC e WAXS permitiram a identificação do polímero constituinte dos imobilizadores como sendo a poli (ε-caprolactona) (PCL). Os resultados obtidos com as técnicas de TGA e DSC não indicaram efeitos de degradação significativos nas amostras. Foi observada pequena variação de cristalinidade da amostra padrão em relação às amostras modificadas por envelhecimento térmico e por efeito conjugado deste com a irradiação. A caracterização da temperatura de fusão do material de 63ºC, obtida pela técnica de DSC, demonstrou que esta é inferior à temperatura do banho térmico de 70ºC, empregada no protocolo utilizado pelo serviço de radioterapia do HSJ. Este resultado sugere que a temperatura do banho possa ser reduzida, visando minimizar os problemas de deformação do imobilizador que vem sendo observados no processo de reutilização e talvez possível aumento de sua vida útil.

Neste trabalho, foram estudados sólidos do tipo LaNi1-xCuxO3 (x = 0,0; 0,3 e 0,5), com estrutura perovskita, visando a desenvolver catalisadores destinados à produção de hidrogênio de alta pureza na reforma interna de células a combustível de óxido sólido (SOFC). Observou-se que as condições experimentais usadas na preparação favoreceram a incorporação quantitativa dos cátions ao precursor e a formação dos sólidos com estrutura perovskita. Esses materiais mostraram diferentes propriedades redutoras e a presença do cobre favoreceu a estabilidade da estrutura perovskita. As propriedades catalíticas das amostras obtidas foram avaliadas na reação de deslocamento de monóxido de carbono com vapor d'água (WGSR, water gas shift reaction), uma etapa importante de purificação do hidrogênio, no processo de reforma de hidrocarbonetos. Os resultados mostraram que os catalisadores são promissores para esta reação, apresentando atividade muito superior à de um catalisador comercial de óxido de ferro contendo cromo e cobre; isto foi atribuído à tendência das amostras em favorecer o mecanismo adsortivo, provavelmente decorrente de uma alta mobilidade dos oxigênios da rede cristalina. O valor mais elevado de atividade catalítica foi apresentado pela Amostra LaNi0,5Cu0,5O3, considerada o catalisador de melhor desempenho.