Materiais e Processos
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Navegando Materiais e Processos por Orientador "Ortega, Fernando dos Santos"
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Dissertação Dissertação Avaliação microestrutural e do comportamento termomecânico do aço inoxidável HK-30 conformado por gelcasting(2015) Oliveira, L. F. R.O processo gelcasting consiste em uma técnica de conformação originalmente desenvolvido para materiais cerâmicos, baseado em uma suspensão concentrada de material particulado em uma solução aquosa que pode ser moldada e posteriormente, através de uma reação química, gelifica no interior do molde, resultando em uma peça rígida e com boa resistência mecânica. Embora tenha sido desenvolvido há mais de 20 anos, há poucos registros do processo gelcasting aplicado à metalurgia do pó. Além disso, ao ser adaptado para sistemas de partículas metálicas, torna-se necessário lidar com a maior tendência à sedimentação desses pós, uma vez que se tratam de partículas maiores e mais densas que partículas de materiais cerâmicos. Nesse sentido, este trabalho verifica a eventual ocorrência de sedimentação no período que precede a gelificação, o que poderia gerar um gradiente de compactação nas peças com efeitos indesejados sobre suas propriedades mecânicas. Para isso, amostras cilíndricas foram moldadas com uma altura de 10 cm, utilizando um pó de liga de aço inoxidável para aplicações em alta temperatura (HK-30) com duas granulometrias distintas (10F, D50=7?m e 20F, D50=12 ?m). Após sinterização em forno a vácuo, as peças foram seccionadas e amostras foram extraídas das regiões mais alta (topo) e mais baixa (base) para avaliação de densidade e caracterização microestrutral. Adicionalmente, a tensão de escoamento foi avaliada através de ensaio de compressão em temperatura ambiente e a 800oC. Os resultados mostraram que houve excelente densificação de todas as amostras. Entretanto, a avaliação microestrutural revelou a existência de certa porosidade residual para as amostras processadas a partir do pó com granulometria 10F. As propriedades mecânicas medidas em temperatura ambiente e a 800oC foram compatíveis às disponíveis na literatura para a mesma liga processada por fundição, para as amostras produzidas a partir do pó com granulometria 20F. No entanto, para as amostras produzidas com o pó 10F verificaram-se valores de tensão de escoamento 50% menores, apenas para os testes conduzidos a 800oC, o que foi atribuído à maior presença de poros na microestrutura. Em todos os casos, não foi identificada qualquer diferença significativa de densidade ou de tensão de escoamento entre as amostras extraídas do topo e da base do cilindro, comprovando a hipótese de que foi possível processar os pós de aço HK-30 através da técnica gelcasting evitando-se de maneira satisfatória a ocorrência de segregação de partículas e heterogeneidade microestrutural.Dissertação Desenvolvimento de uma metodologia de processamento para obtenção de materiais com variação contínua de funcionalidade(2020) Andrade, J. C.Os Materiais com Gradação de Funcionalidade (MGF) são aqueles que possuem variação de propriedades ao longo de uma ou mais direções. Eles são uma alternativa aos compósitos convencionais em aplicações que possuem gradientes de solicitações (mecânicas, térmicas, elétricas etc.) ou quando se quer reduzir os efeitos negativos causados pela incompatibilidade de materiais aplicados diretamente um sobre o outro, caso de metais revestidos com componentes cerâmicos. Há várias técnicas de produção de MGFs, porém, a maioria delas resulta em uma gradação discreta em peças volumosas (bulks) o que, para muitas aplicações, pode ser um fator negativo já que ocorre mudança abrupta de propriedades entre as camadas. O objetivo de estudo desta pesquisa foi, portanto, o desenvolvimento de uma metodologia para obter materiais volumosos com gradação contínua de funcionalidade a partir da mistura de sistemas particulados e consolidação pelo processo de gelcasting. Os sistemas utilizados foram suspensões de aço inoxidável e alumina, sendo esta última empregada com duas distribuições de tamanho de partícula para avaliar o efeito desta variável sobre o processamento e propriedades do material formado. Tais suspensões foram otimizadas quanto a concentração ideal de dispersante e introduzidas em um misturador estático em proporção variável através de um dispositivo composto por seringas, mangueiras, motores de passo e fusos controlados por uma placa microcontroladora, de modo que a suspensão na saída do misturador fosse transferida para um molde com uma variação contínua de composição. Foram definidos alguns perfis de gradação – ao longo do comprimento de todas as peças produzidas ou em regiões específicas delas. A consolidação da suspensão no interior do molde foi feita através do processo gelcasting, razão pela qual foram preparadas com altos teores de sólido, mas com viscosidade compatível com o sistema de vazão variável. Com o objetivo de compatibilizar as temperaturas de sinterização entre o aço inoxidável e a alumina, foi aplicado um aditivo composto por dióxido de titânio (TiO2) e óxido de cobre (CuO) em uma proporção de 4:1 em peso. Resultados de dilatometria de amostras antes da mistura evidenciaram a densificação da alumina após sinterização a 1400 ºC. A gradação formada apresentou-se macroscopicamente visível no corpo verde. A análise dos corpos de prova sinterizados foi realizada por meio da obtenção de algumas propriedades ao longo do seu comprimento, tais como retração após sinterização, densidade, porosidade aparente e teor de fase ferromagnética. A gradação foi constatada por meio da observação da variação destas propriedades ao longo do comprimento total das amostras ou em regiões específicas previstas para gradação. A metodologia se mostrou viável para a produção de peças volumosas com funcionalidade variando continuamente ao longo do comprimento, porém estudos futuros devem ser realizados para melhorar a densificação das regiões ricas em alumina, que ficaram aquém do esperadoDissertação Elaboração de vidro com absorção de raios ultravioleta por meio da adição de fritas nos canais de alimentação de um forno vidreiro(2018) Sasso, D. D.As embalagens de vidro âmbar retêm parte da radiação ultravioleta não absorvida pela camada de ozônio, por este motivo, são largamente utilizadas no setor farmacêutico, onde a estabilidade do medicamento pode ser afetada pela interação com a luz, implicando na perda do efeito terapêutico ou formação de produtos de degradação tóxicos. A coloração e a retenção de radiação ultravioleta apresentada pelo vidro âmbar se deve à formação do cromóforo Fe3+-S2--O2--Na+, que se forma em condições redutoras no interior do forno de fusão. O vidro âmbar e o vidro flint são produzidos em fornos de fusão, já o vidro colorido, pode ser produzido por um sistema denominado como color feeder. Nesse sistema, a mistura dos óxidos que irão colorir o vidro ocorre em um dos canais de alimentação, em condições diferentes daquela encontrada no forno de fusão. Este trabalho foi realizado em parceria com uma indústria vidreira, a qual possui pouca demanda de vidro âmbar em relação ao vidro flint, sendo assim, o forno de fusão funciona apenas por alguns meses fabricando vidro âmbar, e então, efetua-se o desligamento do forno ou a transição para vidro flint, gerando custos elevados. Portanto, este trabalho teve por objetivo flexibilizar a produção deste tipo de vidro, determinando uma composição de óxidos que pudessem gerar vidro com retenção de UV pelo processo de color-feeder a partir do vidro flint. Os testes foram efetuados em pequena escala a partir da fusão de cacos de vidro flint de composição conhecida a 1300 °C por 2 h, em cadinho refratário. Após fusão, foram adicionadas fritas, selecionadas com base na revisão bibliográfica, seguindo um planejamento fatorial 2k tendo como variável de saída a transmitância na faixa de 290 a 450 nm. Tomou-se como referência o limite de 10% de transmitância na faixa de 290 a 450 nm estabelecido pela Farmacopeia Americana. Devido ao preparo ser manual, as amostras apresentaram certa variabilidade na espessura, que foi corrigida para 3 mm utilizando as leis de Fresnel e Lambert Beer, possibilitando as comparações. As coordenadas tricromáticas das amostras foram calculadas de acordo com a CIE (Commission Internationale de l'Eclairage). Foi encontrado assim, que uma composição com teor de fritas de 5% B674UL (60% Fe), 5% 410JS(30,1% Mn) e 2,5% G924XP (0,88% Se) que pode ser utilizada na fabricação de vidro com retenção de U.V. pelo processo de color-feeder, em frascos com espessura igual ou superior a 1,6 mm.Dissertação Novo método de avaliação de desgaste de componente de polietileno de próteses totais de joelho(2017) Mendes, G. C.A Artroplastia total do joelho é um procedimento de reconstrução da superfície articular do joelho, no qual uma prótese é implantada. Esta prótese eventualmente falha e, por isso, necessita ser substituída em uma cirurgia de revisão. A articulação do joelho é a maior articulação do corpo humano e é considerada uma articulação sinovial. Diversas patologias levam à necessidade de uma cirurgia primária. Pode-se afirmar também, que a articulação do joelho possui uma biomecânica complexa que acarreta uma combinação de movimentos relativos entre as superfícies articulares de deslizamento e rolamento. Entre os materiais utilizados nas próteses de joelho o polietileno de alto peso molecular (UHMWPE) será foco do trabalho pois a falha do componente se deve em grande parte à falha do polietileno. A degradação do componente de polietileno pode ocorrer devido aos modos de desgaste conhecidos da Tribologia de adesão e abrasão, mas também devido a fadiga e fratura do material em virtude da solicitação. Em 1983, foi desenvolvido um método de análise de componentes recuperados, conhecido como Método Hood. Trinta anos passados, muitos métodos foram desenvolvidos a partir dele, sendo identificadas algumas fontes de erro no método de Hood e em suas variações. A partir daí, foi desenvolvida ferramenta em conjunto com o laboratório de bioengenharia da Universidade de Newcastle-UK, a fim de auxiliar o avaliador na obtenção da área total projetada e da porcentagem de área danificada. Foi definida uma escala de severidade para que as porcentagens de áreas danificadas fossem multiplicadas e um valor de dano seja obtido. As imagens de componentes foram enviadas pela Universidade de Newcastle e analisadas pelo método, sendo comparadas com a respectiva pontuação obtida no método Hood. Ao correlacioná-las com as variáveis de Tempo in vivo e o índice de massa corporal, detectouse, via repetibilidade da avaliação, que a concordância entre avaliadores aumentou significativamente. Não houve correlação entre a escala de dano obtida e o Tempo in vivo e o Indice de massa corporal. O método proposto apresenta menor variação da obtenção da área danificada e área total, porém a qualidade das imagens comprometeu os resultados e apontou para a necessidade de desenvolvimento de um método de aquisição e processamento de imagens.