Repositório RCAAP

RESUMO Neste trabalho faz-se o estudo da microestrutura formada na zona termicamente afetada (ZTA) e na zona fundida (ZF) de uma junta soldada pelo processo TIG automático no passe de raiz e soldagem a plasma nos passes de enchimento e acabamento em junta de topo com chanfro “V” simples, usando o aço inoxidável austenítico AISI 347. Além de estudar a condição como soldada, a peça após a soldagem foi submetida a tratamento térmico de solubilização a 1060°C e de estabilização a 900°C. Os resultados mostram que, na condição como soldado houve crescimento de grão na ZTA, a formação de ferrita �� com diferentes morfologias e a precipitação de carbetos de Nb e Cr. A ZF apresentou 13% de ferrita ��. Após o tratamento térmico de solubilização, observou-se uma diminuição significativa do teor de ferrita �� na ZTA e na ZF, tendo sido observados carbetos de Nb, distribuídos de forma mais dispersa e com tamanhos menores. Após o tratamento térmico de solubilização seguido de estabilização, foi observada uma diminuição ainda maior do tamanho dos carbetos de Nb, mostrando a eficiência deste tratamento na dispersão destas partículas que contribuem para minimizar a possibilidade de ocorrer o fenômeno da sensitização. Os resultados permitem concluir que estes tratamentos térmicos são eficazes na solubilização da ferrita ��, na formação de carbetos de Nb e para diminuir as alterações microestruturais resultantes do ciclo térmico da soldagem.

ABSTRACT Sugar cane bagasse is a residue of the sugar-alcohol industry, and its main destination is represented by burning boilers for power generation. The bagasse cogeneration of power produces a sugar cane bagasse ash (SCBA) residue that does not have a useful destination. Ashes are commonly studied as pozzolan in Portland cement production. International Standards indicate the use of pozzolan with up to 50% substitution. In the present work, we investigate the use of SCBA as an addition in Portland cement. For this purpose, Portland cement was prepared by substituting cement with 0, 10, 20, and 30% processed SCBA in volume. The ashes were processed by re-burning and grinding and were then characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, laser granulometry, X-ray fluorescence spectrometry, the Chapelle method, and pozollanic activity. To evaluate the cement with substitution, we used the mortar recommended by NBR 7215. The mechanical properties of the cements with replacement were analysed through tests of the compressive strength and flexural strength of mortars. The results appear interesting and support the possible use of SCBA in the production of cement from the aspect of mechanical properties evaluated.

RESUMO Um grande desafio no projeto de microssistemas é a implementação de princípios eficientes de atuação miniaturizados em microescala. Ligas com efeito memória de forma (EMF) têm sido consideradas como uma solução potencial para este problema, uma vez que estes materiais oferecem propriedades atraentes como grande deformação e capacidade para ser processada em microescala. Ligas com composição Ni-44, 8wt% Ti e Ni-45, 3wt% Ti foram produzidas usando o método melt spinning em atmosfera argônio. Fitas obtidas neste processo mostraram tamanho médio de grãos martensíticos entre 5 e 30 µm, dependendo do tipo de liga e da velocidade linear da roda do melting spinning. As temperaturas de início de transformação martensítica (MS) assim como o tamanho de grãos foram reduzidos com o aumento de velocidade linear da roda e da quantidade de titânio.

ABSTRACT The purpose of the investigation was to examine the possibility of improving tool life by reducing the wear effect and improving the adhesion of a thin film through a compound configuration that consists in boriding and PVD deposition. Single layer coatings of TiN were deposited by PVD (cathodic arc) on quenched and tempered and on borided powder metallurgy (P/M) AISI M2 steel. Adhesion test was performed according VDI 3198. Microhardness measurements were performed on Vickers scale and the tribological behavior evaluated through dry sliding wear test, using a ball-on-disk apparatus. The wear tracks were analyzed through scanning electron microscopy (SEM) and confocal microscopy. After the wear test the samples were transversally cut, coating and substrate were investigated using scanning electron microscopy (SEM). The results showed a better adhesion of the coating for the borided sample comparing to the quenched and tempered sample. The wear mechanisms of quenched/tempered-TiN (Q/T-TiN) samples against Al2O3 ball were different from the wear mechanisms of borided-TiN (B-TiN) sample against Al2O3 ball.

ABSTRACT In this study, Equal-Channel Angular Sheet Drawing- ECASD with a die set at 135° was used to produce plastic deformation onto an aluminum alloy AA-1100-O and a magnesium alloy AZ31-O samples, expecting a decreasing the grain size in order to increase the plasticity of these alloys under certain specific working conditions. In this study, the microstructural and mechanical properties changed due to this process were analyzed by optical microscopy and mechanical testing like micro-hardness and tension test. ECASD produces work hardening with no significant dimensional changes into the flat specimens with small changes in the microstructural characteristics. The ECASD process also produces important microstructural changes close to the surface of the investigated samples therefore its hardness is strongly modified in this region. This is due to the high contact stresses and friction developed with the die during the ECASD process.

RESUMO Neste trabalho avaliou-se numericamente, a partir da utilização do software ANSYS, versão 10.0, o comportamento de ligações metálicas efetuadas por parafusos auto-atarraxantes com diâmetro igual a 11 mm, dispostos em X, em corpos de prova confeccionados com madeira de reflorestamento do tipo Eucalipto urograndis. A rigidez k (força versus deslizamento) do sistema de ligação foi avaliada, neste caso, por meio da simulação de ensaios de cisalhamento direto (direct shear), considerando-se 1/2 estrutura com carregamento aplicado até a ruptura do corpo de prova. A estratégia de se utilizar 1/2 estrutura simétrica teve o objetivo de reduzir o tempo de processamento numérico do modelo de corpo de prova. Na modelagem da madeira e dos conectores de aço foi utilizado o elemento finito solid45. Os resultados da análise numérica foram comparados com resultados obtidos a partir de ensaios experimentais realizados em corpos de prova de madeira com a mesma configuração e carregamentos utilizados na análise experimental. A calibração do modelo numérico foi realizada a partir da comparação da curva numérico-experimental "força aplicada" versus "deslizamento obtido". Os resultados numéricos obtidos para a resistência e rigidez k do sistema de ligação X mostraram uma boa concordância com os resultados experimentais, sendo que os resultados experimentais foram relativamente mais conservadores que os resultados numéricos. Como resultado apresenta-se, principalmente, a estratégia de modelagem numérica utilizada, neste caso.

RESUMO A inovação dos processos de beneficiamento de materiais têxteis é cada vez mais importante para possibilitar a redução no consumo de água e nos tempos de processo na indústria têxtil. O consumo de fibras têxteis no Brasil em 2014 foi de 13,3 kg por habitante, e para beneficiar estes tecidos são utilizados em média 80 litros de água para cada quilograma de substrato tratado. Este estudo visou aprimorar o processo de pré-alvejamento para tecidos têxteis utilizando o ozônio com o objetivo de reduzir o consumo de água, de aditivos químicos, de tempo e bem como de energia. O potencial de redução do ozônio (2,07 V) é maior que o potencial de redução do peróxido de hidrogênio (1,77 V), o que faz com que o ozônio seja um excelente agente oxidante. A avaliação dos resultados de resistência física (estouro e tração), propriedades tintoriais (K/S, FC % e DE) e do grau de branco do tecido, indicam que o processo de pré-alvejamento com ozônio a frio é promissor na indústria têxtil, pois além de eliminar a utilização de peróxido de hidrogênio e hidróxido de sódio, reduz o tempo de processo em 60% e diminui o consumo de água em 50%.

ABSTRACT During exploitation, textile products printed with screen printing technique are quite often exposed to various influences, one of which is a heat treatment- firstly during the production process and later on when ironing. Heat is simultaneously affecting deposited colorants (ink) on the surface of the substrate material, as well as textile fibers in the material structure. As a result, colorimetric characteristics of printed colorants are changed. The research presented in this paper aims to determine the influence of heat treatment on color changes of screen printed textile substrates, observed in CIE L*, a*, b* color space. Macro non-uniformity of the printed cotton textile materials was analyzed as a function of temperature levels applied during thermal treatments and textile material characteristics, as well as mesh counts of screens used in the printing process. The results show that thermal treatment affects the color change of printed samples.

RESUMO A busca por aglomerantes de menor impacto ambiental, relacionado principalmente à emissão de CO2, tem crescido na última década, em especial, por aqueles isentos de clínquer. Cimentos álcali ativados (CAT's) são obtidos através da mistura de materiais sílico-cálcico-aluminosos com um ativador alcalino e, portanto, podem reduzir em até 80% a emissão de CO2 quando comparados com o Cimento Portland (CP). Pesquisas recentes têm mostrado que CAT's podem apresentar propriedades físicas e mecânicas equivalentes ou superiores àquelas apresentadas pelo CP, entretanto, a ativação da matéria prima é complexa, pois depende das suas características. Trabalhos recentes têm mostrado a forte influência das características da matéria-prima no desempenho do CAT, porém, pouco mencionada na literatura. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a influência das características da escória de alto forno, finura e composição química, no comportamento dos CAT's, visando contribuir no entendimento dos seus mecanismos de hidratação. Para tanto, foram empregadas duas escórias, A e B, as quais foram submetidas a diferentes tempos de moagem e, ativadas com 5% de NaOH. Foram confeccionadas argamassas e pastas para testes de resistência à compressão (7 e 28 dias), monitoramento do calor de hidratação e investigação da microestrutura (DRX e DSC). Os resultados mostraram que as argamassas confeccionadas com escória A obtiveram ótimo desempenho mecânico, com valores próximos a 48MPa aos 28 dias, bastante superior à escória B, independente da finura e com maior formação de CSH. A hipótese provável desse estudo é que o sistema formado no CAT com escória A, por apresentar maior teor de Al2O3, poderia propiciar a formação de CSH com maior incorporação de Al e menor cristalinidade, contribuindo na resistência mecânica.

RESUMO Este trabalho compara as propriedades de diversos óxidos transparentes condutores para serem utilizados como contatos frontais de células solares de filmes finos de CdTe. Os filmes foram depositados à temperatura ambiente, por pulverização catódica com rádio frequência, sem tratamento térmico posterior, com o objetivo de reduzir o número de etapas do processo de fabricação. A relação resistência/transmitância foi avaliada através de uma figura de mérito, de forma a propor os materiais candidatos a atuar como eletrodo frontal da célula solar. Os óxidos investigados foram divididos em dois grupos: os de baixa resistividade e os de alta resistividade. Eletrodos fabricados com os diversos óxidos foram submetidos a testes de estabilidade térmica nas temperaturas de processamento da célula solar. Os resultados mostraram que os filmes de ZnO e Zn2SnO4 são óxidos de alta resistividade (> 0,5 (.cm), enquanto que os de SnO2, In2O3, In2O3:Sn, Cd2SnO4 e ZnO:Al são de baixa resistividade (< 5,0 x 10-3 (.cm) e alta transmitância (> 85%). Os filmes de In2O3:Sn e ZnO:Al apresentaram-se como as melhores opções para fabricação dos eletrodos, pois possuem resistividades na faixa de 10-3-10-4 (.cm e transmitâncias entre 85-92%. No entanto, levando-se em consideração questões de custo e escassez associadas ao índio, filmes de ZnO:Al são os mais adequados para esta aplicação, pois além de possuírem valores de condutividade e transmitância elevados, apresentaram elevada estabilidade térmica nas temperaturas de processamento da célula.

RESUMO A aplicação de revestimentos com o objetivo de reduzir o desgaste em equipamentos e, consequentemente os custos de manutenção, busca obter o incremento da vida em serviço e redução das paradas programadas. Uma correta seleção do material depositado permite, dentre outras coisas, transformar elementos descartáveis por desgaste em bens de capital recuperável, aumentar a resistência e prover as superfícies susceptíveis ao desgaste de características e propriedades desejadas e, em geral, aumentar a eficiência do processo. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a resistência ao desgaste abrasivo de revestimentos duros depositados em camada única através do processo de soldagem FCAW (Flux - Cored Arc Welding) Duplo Arame, com arame tubular auto protegido. Foram utilizados três tipos de consumíveis aplicados nos revestimentos de martelos e facas picadoras da indústria sucroalcooleira (FeCrC, FeCrC+Ti e FeCrC+Nb) de diâmetro 1,6 mm em doze condições de revestimento diferentes. O revestimento por soldagem foi aplicado sobre uma chapa de aço carbono SAE 1020 com e sem amanteigamento de liga E308LSi, utilizando-se o modo de transferência metálica por curto-circuito. Construíram-se corpos de prova para a avaliação do desgaste em laboratório com abrasômetro Roda de Borracha de acordo com a norma ASTM G65-00. A avaliação de desgaste foi feita via perda de massa. Foram realizadas também análise de dureza, microdureza e microestrutura dos revestimentos. Os melhores resultados de resistência ao desgaste foram obtidos com a utilização dos dois arames eletrodo de mesma composição (FeCrC+Ti - FeCrC+Ti). A presença do Ti no revestimento apresentou menor quantidade de trincas e melhor resistência ao desgaste. As condições com amanteigamento não demonstraram bons resultados com relação à resistência ao desgaste dos revestimentos.

RESUMO O descarte inapropriado de resíduos das indústrias da cerâmica vermelha é bastante elevado. Um dos maiores desafios da atualidade é a investigação de processos para a obtenção de materiais alternativos, que permitam o emprego destes resíduos na fabricação de novos materiais. Este trabalho tem como objetivo estudar composições de massas argilosas a partir da incorporação de resíduo da indústria de cerâmica vermelha para uso em membranas cerâmicas tubulares. Foram estabelecidas duas composições de massa cerâmica; composição A (50% de resíduo) e composição B (70% de resíduo). As análises granulométricas das massas cerâmicas apresentaram um tamanho médio de partículas que prever membranas na escala de microfiltração. Outro fator observado está relacionado ao aumento da quantidade de resíduo, o mesmo, favoreceu a diminuição da plasticidade na massa cerâmica. Observou-se também um aumento na porosidade aparente, provavelmente pelo possível crescimento do número de poros maiores, decorrentes da temperatura elevada de sinterização e do próprio aumento da quantidade de resíduo.

RESUMO Testes de cisalhamento utilizando um viscosímetro de cilindros coaxiais foram realizados no intuito de se determinar as propriedades reológicas de dispersões de goma xantana com bentonita sódica em presença de diferentes concentrações de cloreto de sódio (NaCl) e um valor fixo de concentração de cloreto de cálcio (CaCl2) à temperatura ambiente. A reologia das dispersões com diferentes concentrações de NaCl e bentonita sódica foram preparadas fixando as concentrações de goma xantana e CaCl2 em 0,47% e 0,455% respectivamente (ambas as porcentagens em massa) e utilizando água deionizada como meio dispersivo. As dispersões mostraram um bom ajuste ao modelo reológico de potência modificado (Herschel-Bulkley) através de regressões não lineares. Foi feito um Planejamento Composto Central (PCC) em dois níveis no qual as variáveis independentes foram as concentrações de bentonita sódica e cloreto de sódio e as variáveis dependentes foram o limite de escoamento (τ0), o índice de consistência (k) e o índice de fluxo (n). As amostras foram preparadas sob agitação com 24 horas de antecedência e as medições dos pontos da curva reológica foram obtidas através do viscosímetro Haake. Os resultados da análise mostraram que a tensão limite de escoamento é fortemente influenciada pela concentração de bentonita enquanto que os índices de consistência e fluxo são influenciados tanto pela concentração de bentonita como pela concentração do cloreto de sódio. Esses resultados mostram que é possível melhorar o desempenho de fluidos de perfuração argilosos através da manipulação do teor de sais e argila no mesmo.

RESUMO O presente trabalho teve como objetivo caracterizar dois novos depósitos de argilas (A e B) provenientes da região sul do estado do Amapá, visando estabelecer seus usos adequados como matérias-primas cerâmicas e promover o potencial da indústria cerâmica da região. Foram confeccionados corpos de prova por prensagem uniaxial, sendo aplicada uma prensagem em duas etapas de 13,4 MPa e 20 MPa, respectivamente. As amostras foram secas em uma estufa a 110ºC, e submetidas à queima em 850, 1000 e 1200ºC. Foram determinadas retração linear de queima, absorção de água, porosidade aparente e módulo de ruptura à flexão, bem como a evolução mineralógica após queima. Finalizando, avaliou-se a microestrutura das argilas sinterizadas a 1200ºC em um microscópio eletrônico de varredura. Os resultados evidenciaram que a argila A apresentou o melhor desempenho mecânico, tendo uma coloração vermelha e, portanto, tendo potencial para a indústria de cerâmica vermelha. Por outro lado, a argila B apresentou cor clara, devido ao baixo teor de óxido de ferro e, sendo assim, tendo potencial como matéria-prima refratária. No geral, uma argila é adequada para uso em cerâmica branca e outra para cerâmica vermelha.

RESUMO O reômetro de torque é um equipamento que reproduz em escala laboratorial o processamento de polímeros. Neste equipamento, a velocidade de rotação dos rotores, temperatura e tempo de processamento são parâmetros predeterminados e impostos ao sistema investigado; avalia-se o torque necessário para a fusão, mistura e homogeneização da amostra. Através do gráfico do torque em função do tempo e do gráfico da temperatura em função do tempo de processamento, cujos valores estão relacionados com as propriedades reológicas, estrutura e massa molar das amostras, é possível obter informações sobre o comportamento dos polímeros em fluxo, ou seja, durante o processamento. Neste trabalho, foi investigado o efeito do polietileno graftizado com ácido acrílico (PEgAA) e do polietileno graftizado com anidrido maléico (PEgMA) no biopolietileno (Bio-PE) e no poli(ε-caprolactona) (PCL) por reometria de torque. Foi verificado que o PEgAA e o PEgMA promoveram aumento no torque dos sistemas Bio-PE/PEgAA, Bio-PE/PEgMA, PCL/PEgAA e PCL/PEgMA, possivelmente resultante de interações e/ou reações químicas ocorridas nesses sistemas poliméricos. Espectros de FTIR evidenciaram possíveis interações e/ou reações químicas entre os grupos funcionais dos polímeros grafitizados e o Bio-PE e o PCL. Valores de torque mais altos foram observados nos sistemas com parâmetros de solubilidade (δ) mais próximos, corroborando com os cálculos propostos por Hansen.

ABSTRACT This work describes the second of a series of studies of the effects of injection molding conditions on the mechanical and thermal properties of Polyamide 6/Glass Fiber/Montmorillonite (PA6/GF/MMT) composites and was motivated by the lack of information about how the processing variables influence on the properties of three-phase composites containing fiber glass. By this time, the effects of the injection molding temperature associated with the fiber glass percentage on the mechanical and thermal properties of the composite are investigated. Some samples were processed, following a statistical experimental factorial planning, varying the mold temperature and the fiber glass percentage and maintaining 5 wt % of the MMT. The samples were submitted to tensile and flexural tests, XRD, SEM and DSC. The studies showed that an increase in the mold temperature and the fiber percentage improves the maximum tensile and flexural stresses. The increased mold temperature slows the cooling rate, which, over time, decreases the degree of crystallinity. However, there is an increase in the intercalation of the polymeric chains and the nanoclay lamellae, and the structure forms with fewer defects.

ABSTRACT Films of lanthanum strontium manganite, LSM (La0.8Sr0.2MnO3) were deposited on yttria stabilized zirconia (YSZ) substrates by different methods aiming to establish the most suitable route to prepare cathodes for solid oxide fuel cells (SOFC). Samples were obtained by using a solution of lanthanum, strontium and manganese nitrates or a dispersion of the LSM powder in this solution. Both commercial and synthetized LSM powders were used, the last one obtained by amorphous citrate method. The films were deposited by spray pyrolysis on YSZ substrates prepared by uniaxial and isostatic pressing. Samples were characterized by scanning electron microscopy, confocal laser scanning microscopy, X-ray diffraction and two-probe conductivity measurements. The area specific resistance and relaxation to cathodic activation were measured by electrochemical impedance spectroscopy. The substrate obtained by uniaxial pressing and the commercial LSM produced films with the highest amount of surface cracks. The film obtained from the suspension showed area specific resistance and activation energy lower than the other produced from the solution. For both samples, the cathodic activation process resulted in an initial reduction of the total resistance of around 20%, the sample produced from the suspension being more resistant to relaxation. Therefore, the LSM suspension is more suitable than the salts solution for preparing films by spray pyrolysis on YSZ substrates to obtain efficient cathodes for SOFC.

ABSTRACT Vanadium oxide films amorphous, nonstoichiometric and highly absorbing in the optical region were deposited on ITO-coated glass and on silicon substrates, by the hot-filament metal oxide deposition technique (HFMOD) and oxidized by ex-situ annealing in a furnace at 200, 300, 400 and 500 ºC, under an atmosphere of argon and rarefied oxygen. X-ray diffraction, Raman and Rutherford backscattering spectroscopy as well as optical transmission were employed to characterize the amorphous and annealed films. When annealed at 200 and 300 ºC the as-deposited opaque films become transparent but still amorphous. Under treatments at 400 and 500 ºC a crystalline nonstoichiometric V2O5 structure is formed. All the annealed films became semiconducting, with their optical absorption coefficients changing with the annealing temperature. An optical gap of 2.25 eV was measured for the films annealed at 400 and 500 ºC. The annealing in rarefied oxygen atmosphere proved to be a useful and simple ex-situ method to modulate the structural and optical properties of vanadium oxide films deposited by HFMOD technique. This technique could be applied to other amorphous and non-absorbing oxide films, replacing the conventional and sometimes expensive method of modulate desirable film properties by controlling the film deposition parameters. Even more, the HFMOD technique can be an inexpensive alternative to deposit metal oxide films.

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