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By Ruy José Feijó Alves

O policarbonato é um polímero quimicamente neutro, 100% reciclável, resistente a altas temperaturas, impermeável, durável que oferece uma combinação fantástica das suas propriedades físicas, químicas, mecânicas, térmicas e eléctricas (isolante eléctrico). O policarbonato é um dos plásticos de maior venda e que mostra a maior taxa de crescimento anual no mundo, devido às suas excepcionais propriedades e versatilidade de aplicação e uso. Devido à grande utilização de polímeros nas mais diversas aplicações ao ar livre, surgiu a necessidade de estudar sua resistência às intempéries, não somente por aspectos estéticos, como descoloração ou perda de brilho, mas também por mudanças nas suas propriedades. Os polímeros quando expostos a luz solar na presença de oxigênio são degradados, no entanto as taxas de degradação foto-oxidativa dependem fortemente da natureza química do polímero. Durante o processo de degradação ocorrem mudanças físicas e químicas no polímero que levam à descoloração, fissuramento, perda de brilho e queda de resistência mecânica. Tais fenômenos estão quase sempre associados a processos de cisão de cadeia e, em alguns casos, ocorrem também reticulações. Para se avaliar a estabilidade, ou mesmo avaliar a eficiência de um polímero, é necessário submetê-los a ensaios que simulem as condições às quais ele estaria exposto durante a sua vida útil. Nesse contexto será apresentada uma avaliação sobre a degradação do polipropileno exposto a radiação ultravioleta.

Aug 8, 2018

By Cristiano José Scheuer

The effect of low-temperature plasma carburizing treatment on the micro-abrasive wear resistance of AISI 420 steel was investigated by mean of a CSM Calowear ball-cratering equipment. Carburized samples were treated at temperatures of 350, 400, 450 and 500°C for a fixed time of 12 h, using a gas mixture containing 99.5% (80% H2+20% Ar)+0.5% CH4. Micro-scale abrasive wear tests were conducted with a 25.4 mm AISI 420 steel sphere, using an abrasive suspension of alumina (Al2O3) with particle size of 1 ?m (abrasive concentration of 0.11 g/cm³). The contact normal force, abrasive flow and ball rotation speed were fixed at: 0.5 N, 0,2 drop/s, and 120 rpm. The wear craters were analyzed using a confocal laser microscope, Olympus OLS 3000. The wear analyses were performed for test times of: 30, 60, 90, 120, 180, 360, 540, 720 and 900 s (equivalent sliding distance: 0.84, 1.68, 2.52, 3.36, 5.04, 10.09, 15.14, 20.19 and 25.23 m, respectively). The results indicate that the wear coefficient in the outer layer and in the diffusion layer are different, being lower in the latter. It was also verified that the wear coefficient on the outer layer region decreases with increasing treatment temperature in the range of 350 to 450 °C, and increase again for 500ºC. The diffusion layer wear coefficient is similar for all the carburized samples. Finally, for all studied conditions, the analysis of the wear craters surface indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear modes.

Aug 8, 2018

By Dilermando Nagle Travessa

High strength-light weight materials are very attractive for the transportation sector, particularly to the aerospace industry. High strength-age hardenable aluminium alloys are widely used in airframes due to their unique combination of strength, density, toughness, corrosion resistance, cost and easy processing. However, the hardening capacity of such alloys is somehow saturated due to thermodynamic issues related to the conventional processing. The production of aluminum-matrix composites is a promising strategy to overcome this limitation, resulting in strength levels that cannot be reached by actual commercial aluminum alloys. In the present work, multiwall carbon nanotubes were used to reinforce the AA6061 aluminium alloy. 1 and 2% weight percent of MWCNT were mixed to the alloy powder by high-energy ball-milling process. The blended powder was consolidated by hot extrusion. The obtained composite bars were submitted to heat treatment for the T6 condition in order to combine both CNT dispersion and precipitation hardening effects. Optical and scanning electron microscopy, as well as hardeness testing, was used to characterize the bars. Typical wrought microstructure, free of defects, was observed on the extruded bars. Hardness of the composites was observed to increase by 20, 28 and 68% for 1% MWCNT 6 h milling, 2% MWCNT 6 h milling and 2% MWCNT 10 h milling, respectively, in the as-extruded condition. The better performance for the composites blended at higher milling time was attributed to a better nanotubes dispersion. Subsequent heat treatment to the T6 condition did not result in additional hardening.

Aug 8, 2018

By Rafael Amboss Pinto

O objetivo do SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) é a adição de nitrogênio em solução sólida na superfície, formando austenita durante o tratamento térmico de solubilização, possibilitando a obtenção de martensita de nitrogênio após o resfriamento. Foram ensaiadas amostras nas condições: de fornecimento (microestrutura ferrítica); nitretada (com camada de compostos); após SHTPN (martensita não revenida); e SHTPN seguido de quatro temperaturas de revenimento (martensita revenida). Os ensaios tribológicos foram realizados em placa contra esfera de metal duro, movimento recíproco. Os mecanismos de desgaste foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as profundidades das pistas foram medidas em rugosímetro 3D. A condição de maior resistência ao desgaste foi a nitretada. Entretanto, a superfície desgastada destas amostras apresentou microtrincas. O comportamento tribológico da amostra revenida a 600°C foi similar ao observado para amostra no estado de fornecimento, pois apresentaram predominância do mecanismo de adesão, com grandes deformações plásticas na superfície. Todas as outras condições apresentaram menores profundidades de desgaste do que o estado de fornecimento, com mecanismos predominantes transitando de abrasão para adesão com o aumento da temperatura de revenimento. Na amostra após SHTPN, a baixa capacidade de deformação plástica da camada martensítica não revenida causou fratura do material nas laterais da pista, o que não ocorreu para as condições revenidas.

Aug 8, 2018

By Elisiane Maria Berton

Neste trabalho propõe-se o estudo do efeito do processo de SHTPN (Tratamento térmico de solubilização após nitretação por plasma), e do tratamento térmico de têmpera e revenido sobre a microestrutura, dureza e resistência à corrosão do aço inoxidável ferrítico AISI 409. Por meio do SHTPN obteve-se uma camada martensítica de nitrogênio na superfície do aço. Após o SHTPN as amostras foram temperadas de 950°C e revenidas nas temperaturas de 200, 400 e 600°C. A resistência à corrosão foi avaliada por meio da técnica de polarização cíclica e a dureza através de ensaios Vickers. Verificou-se que o SHTPN afetou significativamente a dureza do aço e o tratamento de têmpera refinou e melhorou a distribuição da martensita de nitrogênio. A camada martensítica formada apresentou espessura da ordem de 660 ?m. Os resultados indicam que é possível obter uma camada martensítica com dureza de 620 HV e aumento da região passiva, bem como do potencial de nucleação de pite quando comparado à condição não tratada (ferrítico). O melhor resultado de corrosão foi obtido para a amostra revenida na temperatura de 200°C.

Aug 8, 2018

By Marcos Vinícios de Souza

Os aços carbono são materiais metálicos muito importantes na fabricação de peças para a indústria metal-mecânica. Parafusos, hastes, eixos, pistões, engrenagens são fabricados a partir desse tipo de aço, mais especificamente do aço SAE1040. O objetivo desse trabalho foi de avaliar a influência da presença de 0,2% em massa de cromo nas propriedades mecânicas e metalúrgicas de um aço com 0,4% em massa de carbono. A liga padrão SAE1040 e esta liga modificada com cromo foram submetidas a tratamentos térmicos de normalização, recozimento, têmpera e revenimento, e comparadas às durezas e microdurezas das diferentes amostras entre si. Os resultados obtidos evidenciaram que a adição de cromo é um método eficiente quando se deseja aumentar a resistência de um material. Observou-se que os valores de dureza e microdureza para o aço com a adição de cromo apresentaram-se maiores em relação ao aço padrão, como consequência das microestruturas obtidas, principalmente após têmpera e revenimento. A adição de 0,2% em massa de cromo no aço carbono influiu na melhora das propriedades mecânicas do aço tornando-o mais interessante na fabricação de peças para a indústria metal-mecânica.

Aug 8, 2018

By Marco Antonio Meggiolaro

Most cyclic plasticity models used in multiaxial fatigue life predictions are based on a concept of a yield surface, which divides the elastic and plastic domains. Plastic straining occurs when the stress state reaches the surface and tries to move outward. Subsequent plastic straining causes the stress state to remain on the yield surface, which will translate to prevent the stress point from moving outside it according to a kinematic hardening rule that models the Bauschinger effect. The accurate modeling of the yield surface shape is fundamental to predict stress-strain relations. In this work, the main yield surface equations for isotropic materials are compared. Even though most materials can be modeled using Mises and Tresca surfaces, other need to consider the effect on the yield strength of the hydrostatic stress or the normal stress acting on a critical plane. It is shown that pressure-sensitive models originally devised for concrete can be applied to predict yielding in some materials, and even fatigue life for metallic structures with short cracks.

Aug 8, 2018

By Alessandra Souza Martins

O aço inoxidável super duplex vem apresentando um desempenho satisfatório em ambientes de maior agressividade. Esse tipo de aço possui boas propriedades de resistência mecânica, resistência à corrosão e tenacidade ao impacto. Entretanto, mesmo apresentando desempenho satisfatório, esses aços podem apresentar problemas de corrosão quando sofrem algum tratamento térmico, devido à precipitação de uma fase deletéria chamada de alfa linha (?’), a qual precipita em temperaturas entre 300°C e 550°C e pode ocasionar uma diminuição da resistência à corrosão e tenacidade do material. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis super duplex de grau 5A e 6A após sofrerem tratamento térmico a 475oC. A diferença entre os aços de grau 5A e 6A ocorre na presença de cobre e tungstênio na composição química do aço com grau 6A. A resistência à corrosão dos corpos de prova foi avaliada por meio das seguintes técnicas eletroquímicas: polarização anódica, espectroscopia de impedância eletroquímica e temperatura crítica de pite. A resistência mecânica dos corpos de prova foi avaliada por meio da técnica de dureza Brinell. Foi realizada também a caraterização microestrutural e a quantificação das fases do material. Os resultados mostraram um aumento da dureza do material, indicando um aumento da presença da fase ?’ com 10 horas de tratamento térmico apresentaram maior resistência à corrosão.

Aug 8, 2018

By Diego José Inforzato

Hot tensile data were correlated with creep data, in Aluminum Alloy AL7475-T7351, as part of a broader research program, aiming at the validation of a methodology that proposes an equivalence between the two kind of results, for metallic materials in general. The methodology is based on a criterion that establishes correlation among the following parameters from each test: the strain rate, ultimate tensile stress, and time to reach the ultimate tensile stress, in tensile tests, are equivalent respectively to the: minimum strain rate, applied stress and rupture time, in creep tests, for a given test temperature. The present material was tested at 3 temperatures: 133,166 and 193ºC, using 3 nominal tensile strain rates in the hot tensile tests: 3.2x10-6, 1.6x10-4 and 6.4x10-3 s-1 and 9 applied stress levels in the creep tests, varying from 140 to 400 MPa. The conversion of the hot tensile data to creep-like data allowed performing the analysis of all the results together according to the traditional creep relations proposed by different authors, namely: Norton, Arrhenius, Zener-Hollomon and Monkman-Grant, with the determination of the corresponding parameters in each case. The equivalence between hot tensile and creep data is also confirmed for this aluminum alloy.

Aug 8, 2018

By Samuel Filgueiras Rodrigues

An austenitic stainless steel ISO 5832-9 was deformed in a torsion test machine over the temperature range of 1,000°C – 1,200°C and strain rates of 0.05, 0.1, 1.0 and 5.0s-1. The Steel plastic behavior was studied by analyzing the flow curves shapes and using the constitutive equations under the conditions of thermomechanical treatment. The curves initially presented an increase in stress characterized by hardening work, followed by a drop in stress to an intermediate level that reached or not, for certain conditions, the steady state softening. The plastic flow curves of ISO 5832-9 steel displayed in three different ways: (i) Curves with continuous softening presenting plastic instability for low temperatures and high strain rates; (ii) curves type flat, here after the peak there is little variation of stress with strain presenting softening mechanism by higher contribution of dynamic recovery at low temperatures and low and intermediate strain rates; (iii) curves with softening after the critical deformation favored by high temperatures and low strain rates. These behaviors indicate the influence of the stacking fault energy (SFE) and precipitated particles on the softening kinetics of this steel.

Aug 8, 2018

By Aline Lima da Silva

The present work is focused on the thermodynamic study of the methane or biogas mixtures conversion on Cu-ceria catalysts. Several experimental studies reported in literature have demonstrated the ability of these materials to operate as SOFC anodes for direct methane oxidation, with the evidence of enhanced tolerance towards sulfur poisoning and carbon deposition. More recently, experimental investigations have shown the feasibility of Cu-ceria anodes to directly operate with simulated biogas feeds at intermediate temperature (1023K). In this way, the effect of the ceria redox properties on the equilibrium composition is investigated, considering methane or biogas mixtures as the fuel. Conditions under which carbon deposition and sulfur poisoning can be prevented are determined. Our study combines results from the classical thermodynamics, obtained with the help of FactSage software, with the new Cu-S and Ni-S diagrams proposed in literature, which were calculated based on the Density Functional Theory (DFT). These diagrams are able to predict a region where sulfur interacts with the metal surface through chemisorption. A comparison between the performances of Ni-YSZ and Cu-CeO2 catalysts is established from a thermodynamic viewpoint. Theoretical results are in agreement with the experimental trends from literature.

Aug 8, 2018

By Gilmar Ferreira Bataglia

The possibility of parameterization of hot tensile data together with creep data is investigated, for Aluminium Alloy 7475-T7351. This study represents part of a broader research program aiming at the validation of a methodology recently proposed for analyzing both kinds of data together, considering different metallic materials. The results presented in Part 1 of this work, were analyzed according to 4 traditional methods of the literature for parameterization of creep data, namely: Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Manson-Succop and Manson-Hafferd. The compatibility of the hot tensile test results with those of creep is remarkably good, indicating the possibility of using both kind of data together also in extrapolation schemes. The criterion proposed for equivalence between hot tensile and creep data is verified to work well also for this kind of material, under the present experimental conditions.

Aug 8, 2018

By Adriane Lopes Mougo

Super duplex stainless steel presents a biphasic structure composed by ferrite and austenite with different characteristics and properties. In the micromilling process the cutting edge radius has similar dimensions to the grain size. The biphasic structure found in this material could influence on the cutting tool life and the surface integrity of the workpiece. Due to its low machinability, caused by high hardening level and low thermal conductivity, the process can produce built-up edge and high surface roughness (Ra). In this work it is performed an experimental study of the micromilling of super duplex UNS 32750 and the influence of the cutting speed (Vc) and feed per tooth (fz) on the surface integrity and tool wear. The design of experiments considered two levels and three replicates. Results indicate the increase of roughness for bigger feed per tooth, small influence of the cutting parameters on the burr formation. The tool presented flank wear after the experiments.

Aug 8, 2018

By Marco Antonio Meggiolaro

Notches are preferential sites for fatigue and for environmentally assisted cracking (EAC) initiation. Semi-empirical notch sensitivity factors have been used for a long time to quantify notch effects on fatigue design. Recently, this concept has been mechanically modeled using techniques which properly consider the notch tip stress gradient influence on the fatigue behavior of mechanically short cracks. This model properly calculates such values from the basic fatigue resistances of the material, its fatigue limit and crack growth threshold, considering the characteristics of the notch geometry and of the loading, without the need for any adjustable parameter. Such criteria to estimate notch sensitivity and tolerable short cracks on fatigue have been extended to EAC conditions and verified by proper tests. In its simplest version, the criterion for the maximum tolerable stress under EAC conditions uses the resistances to crack initiation and to large crack propagation and the characteristic short crack size under EAC, considering the crack size and stress intensity factor. Moreover, the tolerance to short cracks under fatigue and under EAC conditions can be unified in an extended Kitagawa-Takahashi diagram, a new and potentially very useful tool for material selection tasks.

Aug 8, 2018

By José Ricardo Nunes de Macedor

Com o crescente zelo ambiental, os polímeros biodegradáveis ganharam importante papel no mercado mundial. Em especial, o amido é um destaque por apresentar preço baixo e alta demanda, contudo possui grande fragilidade mecânica e os seus filmes são muitos hidrofílicos. Outro importante polímero biodegradável é o poli(ácido lático) que possui, alta resistência mecânica e transparência, quando comparado com o amido termoplástico, permitindo sua aplicação em embalagens alimentícias. Contudo, o PLA ainda possui custo elevado, quando comparado ao amido e até commodities, como o PET, PP e PE. Estudos com algodão, material em grande produção e baixo custo, retratam ganhos nas propriedades mecânicas sem perda da biodegradabilidade em compósitos. Assim, este trabalho objetivou preparar, por meio de homogeneizador termocinético KMixer e prensa térmica, placas de compósitos de PLA contendo amido (0, 3 e 5% m/m) e fibras de algodão in natura processadas (0, 10 e 20% m/m). As amostras foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato estático e ensaios mecânicos (módulo de Young, resistência à tração e alongamento na ruptura). As análises mostraram que a adição de fibra de algodão compensa a perda de resistencia à tração ocasionada pela adição de TPS. Tanto a fibra como o amido aumentaram a molhabilidade do compósito.

Aug 8, 2018

By Ana Carolina Ribeiro Duarte

Este trabalho teve por objetivo avaliar sistematicamente as etapas do processamento termomecânico de um aço SAE 1070 comercial. O aço foi trefilado a seco por 12 passes consecutivos com reduções médias entre 15% e 21%. A deformação verdadeira acumulada ao final do 12º passe foi de 2,52. Em seguida o material foi recozido a 1000ºC por 10, 20, 30, 60 e 120 min. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio da técnica de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica. A rugosidade do material foi medida via microscopia confocal. O material teve ainda seu comportamento mecânico avaliado por meio de ensaio de dureza Vickers. Os fios de aço apresentaram a estrutura “curling” após o processo de trefilação. Essa estrutura foi substituída por uma estrutura perlítica refinada quando o material foi submetido ao recozimento. O ensaio de microdureza mostrou que, para restaurar as propriedades mecânicas do material, um recozimento entre 20 e 30 min seria suficiente. A análise da topografia revelou que o processo de trefilação altera consideravelmente a rugosidade do material.

Aug 8, 2018

By Evandro Armini de Pauli

Os aços inoxidáveis duplex apresentam propriedades superiores, quando comparados aos aços austeníticos e ferríticos, tornando-o bastante competitivo no mercado, inclusive na substituição dos aços AISI 316 e 316L. A soldabilidade dos aços duplex baixa liga, como o UNS S82441, não é tão boa quanto a dos austeníticos, exigindo um controle rígido da composição química do metal de solda e dos ciclos térmicos de soldagem, que afetam a fração volumétrica de austenita na junta soldada. O modo pelo qual o material é transferido no arco determina a estabilidade do processo e afeta fortemente a qualidade/geometria do cordão. O presente trabalho tem como objetivo estudar o formato do cordão de juntas soldadas do UNS S82441 comparando-o com os tipos de formato de onda da corrente de soldagem. Foram utilizados os processos MIG/MAG convencional, pulsado e curto-circuito controlado na realização de cordões de solda em chapas de dimensões de 100x300x6,1 mm com material de adição de arame tubular de núcleo metálico segundo a norma AWS A5.22 e gás de proteção com 98%Ar + 2%CO2. O metal de base foi caracterizado macroestruturalmente. Nas juntas soldadas foram realizadas macrografias para obtenção das características geométricas. O ataque eletrolítico foi efetuado com ácido oxálico 10%. Os resultados mostraram que a maior penetração e largura do cordão ocorreram para o MIG/MAG pulsado. O valor para a penetração foi de 4,3 mm e da largura 11,2 mm.

Aug 8, 2018

By Maria Fernanda Gonçalves de Oliveira

O objetivo do trabalho é estudar a viabilidade da realização do tratamento superficial via implantação iônica por imersão em plasma (3IP) de nitrogênio de chapas de nióbio soldadas previamente com feixe de laser, para formação de camadas de nitretos sobre superfície do material base, zona termicamente afetada (ZTA) e do cordão de solda. Os resultados obtidos são discutidos levando-se em consideração a influência do tratamento nas alterações apresentadas pelo material tratado. Os resultados mostram uma significativa alteração na superfície do material, em termos de composição química, evidenciando a formação de nitretos de nióbio sobre esta superfície. Em geral, os nitretos de materiais refratários apresentam propriedades desejáveis para aplicações que envolvem temperatura elevadas de trabalho como: estabilidade térmica, elevado ponto de fusão, boa resistência à oxidação; além de apresentarem elevada dureza e baixas taxas de desgaste e corrosão. Em virtude do aquecimento do substrato, durante o tratamento, observam-se mudanças microestruturais no material tratado. Tais alterações microestruturais, nas diferentes regiões analisadas, mostram-se benéficas na homogeneidade dos valores de dureza apresentados, especialmente na região do cordão de solda e material de base. A redução da dispersão dos valores de dureza entre o cordão de solda, a zona termicamente afetada (ZAC) e o material de base podem minimizar a presença de regiões com concentrações de tensões, melhorando a resistência mecânica do material quando submetidos a esforços mecânicos, como tração uniaxial.

Aug 8, 2018

By Karla Carolina Alves da Silvar

As ligas com memória de forma (LMFs) destacam-se por apresentar propriedades especiais, possibilitando seu emprego em diversas aplicações tecnológicas. Esses materiais podem ser integrados a uma matriz polimérica, agindo como um reforço, constituindo uma nova classe de matérias, chamada de Compósitos Inteligentes, que têm despertado interesse por sua versatilidade na criação de atuadores e/ou sensores. Nesse contexto, fios de nitinol, foram tratados termicamente para obter temperaturas de transformação próximas a ambiente. Em seguida, amostras desse material foram submetidas a calorimetria diferencial de varredura para verificação das temperaturas de transformação. Posteriormente, os fios tratados receberam um treinamento termomecânico para obtenção do efeito memória de forma reversível e assim executar o movimento similar a abertura e ao fechamento de uma garra, pretendido para o atuador a ser desenvolvido. Após essa etapa, os fios já treinados foram incorporados a matriz constituída por silicone e resina epóxi, dando origem a um compósito que ao ser ativado por uma corrente elétrica, reproduz o movimento do treinamento termomecânico dado aos fios. Esta pesquisa tem por finalidade, desenvolver um atuador constituído por um compósito inteligente, analisando características como: transformação martensítica e flexibilidade.

Aug 8, 2018

By Wagner Angelo da Silva

A crescente demanda por energia elétrica nas aeronaves modernas pode ser constatada pelo aumento da potência elétrica gerada a bordo, como exemplo o Boeing 787 produz 1000kVA, 200V trifásico, 400Hz variável contra 240kVA, 200V trifásico, 400Hz fixo produzido pelo Airbus A330, apesar de possuírem aproximadamente as mesmas dimensões. Devido à necessidade de redução de massa de transformadores, a frequência utilizada na geração de eletricidade na aeronave é de 400Hz o que acaba produzindo um aumento das perdas em núcleos de FeSi destes transformadores, principalmente pelo aumento das correntes parasitas no núcleo. Transformadores elétricos com núcleos de ligas amorfas a base de Fe vêm apresentando redução de até 70% das perdas no núcleo quando operados em 50Hz ou 60Hz. Assim, esse estudo visa discutir as vantagens e desvantagens do uso de transformadores elétricos com núcleos de ligas amorfas a base de Fe em aeronaves. Os resultados mostram que, com o desenvolvimento de novas ligas, tal utilização mostra-se viável devido a uma redução de peso de tais transformadores.

Aug 8, 2018