Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais

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Avaliação da dureza e do módulo de elasticidade de ligas Ti-Si-B e Ti-Zr-Si-B pela técnica de nanoindentação
(Universidade Federal de Alfenas, 2020-12-22) Palmiro, Tainara Furlan; Ramos, Alfeu Saraiva; Baptista, Carlos Antônio Reis Pereira; Ramos, Ana Sofia
Ligas Ti-Si-B baseadas em Ti6Si2B têm sido consideradas com potencial para aplicações estruturais nas áreas da saúde e automotiva/aeronáutica/aeroespacial, devido suas boas características de biocompatibilidade e resistência à corrosão. No entanto, informações sobre suas propriedades mecânicas são ainda limitadas na literatura. As ligas de Ti-Si-B ricas em titânio podem apresentar a formação eutética de Ti+TiB, Ti+Ti6Si2B e Ti+Ti6Si2B+Ti5Si3 durante a solidificação, dependendo da composição química adotada. Em ligas Ti-Zr-Si-B com 6 %-at. Zr, a fase Ti6Si2B não é formada durante a solidificação. Neste contexto, o presente trabalho visou a avaliação da dureza e do módulo de elasticidade das ligas 97Ti-2Si-1B, 91Ti-6Si-3B, 85Ti-10Si-5B, 95Ti-2Zr-2Si-1B, 89Ti-2Zr-6Si-3B e 83Ti-2Zr-10Si-5B (%-at.), no estado bruto de solidificação e tratadas termicamente, a partir da técnica de nanoindentação dinâmica. Tais informações sobre as fases presentes nas microestruturas destas ligas foram também obtidas. Para a obtenção de microestruturas de equilíbrio, as ligas produzidas por fusão a arco foram tratadas termicamente a 1200oC por 16 h, sob atmosfera de Ar. A caracterização microestrutural das ligas no estado bruto de fusão e tratado foi conduzida com o auxílio das técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por dispersão de energia (EDS). Para a determinação dos valores de dureza e do módulo de elasticidade reduzido das ligas Ti-Si-B e Ti-Zr-Si-B, assim como das fases que as compõem, as amostras foram devidamente preparadas por técnicas convencionais de metalografia e submetidas a ensaios de nanoindentação. Os resultados indicaram que as microestruturas das ligas Ti-2Si-B e Ti-2Zr-2Si-B no estado de bruto fusão foram compostas por uma matriz Ti-α com precipitados de TiB e Ti3Si, enquanto as demais apresentaram regiões eutéticas. Após o tratamento térmico, foi constatado o coalescimento dos precipitados e desaparecimento das regiões eutéticas, enquanto houve a formação de uma microestrutura baseada em Ti+Ti6Si2B. Os valores de dureza das ligas ternárias variaram entre 5,6±0,3 – 11,6±0,5 GPa para o estado de bruto fusão e 5,5±0,3– 10,2±0,7 GPa após o tratamento térmico, enquanto as quaternárias no estado bruto de fusão variaram entre 6,3±0,3 – 10,5±0,7 GPa e 4,8±0,4 – 12,4±0,6,GPa após tratamento térmico. Quanto aos seus valores de módulo de elasticidade, as ligas ternárias nos estados de bruto fusão e tratado termicamente variaram entre 163±9 – 222±16 GPa e 149±5 – 199±19 GPa, enquanto as ligas quaternárias variaram entre 174±11 – 224±15 GPa e 153±13 – 204±14 GPa, respectivamente. Os resultados da dureza e do módulo de elasticidade reduzido indicam que a adição de Zr não acarretou em nenhuma variação significativa dessas propriedades mecânicas, independente da condição de processo. Já a adição de B e Si acarretaram em um aumento significativo da dureza e módulo de elasticidade do material, devida a maior quantidade de precipitados que são formados na microestrutura destas ligas durante a solidificação e subsequente tratamento térmico.
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Avaliação da estabilidade do composto Ti6Si2B sob efeito da adição de cobre e tungstênio
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-02-26) Ferreira, Lucas Moreira; Ramos, Alfeu Saraiva; Mariano, Neide Aparecida; Nunes, Carlos Ângelo
Vários trabalhos têm indicado que ligas de titânio formadas por Tiss (ss -solução sólida) e Ti6Si2B apresentam potencial para aplicações estruturais em altas temperaturas e para fabricação de implantes ortopédicos devido ao baixo coeficiente de anisotropia cristalográfica do composto Ti6Si2B e às características de integração óssea da liga Ti-10Si-5B (%at.), respectivamente. Entretanto, o composto Ti6Si2B tem sua região monofásica restrita e próxima da composição Ti-22,2Si-11,1B (%at.) e o uso de elementos ligantes pode contribuir para estender sua região de estabilidade, evitando assim a possibilidade de formação de Ti5Si3. Nesse contexto, o presente trabalho avalia o efeito da adição do cobre e do tungstênio na estabilidade do composto Ti6Si2B, variando suas quantidades em 2 e 6 %at. Para obter as homogeneidades química e microestrutural, as ligas quaternárias foram produzidas por moagem de alta energia e subsequente sinterização. As transformações de fases ocorridas nas amostras dos pós moídos e também nas ligas Ti-Cu-Si-B e Ti-W-Si-B tratadas foram caracterizadas pelas técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). Em pós de Ti-Cu-Si-B, os picos de silício e cobre desapareceram após 180min de moagem, sugerindo que ocorreu a dissolução desses elementos na estrutura cristalina do titânio, enquanto que a fase Ti6Si2B foi formada nas amostras sinterizadas. Contudo, a fase Ti5Si3 e outras regiões ricas em ferro foram também identificadas na microestrutura da liga Ti-2Cu-22,2Si-11,1B tratada. Nas misturas de Ti-W-Si-B, foram identificadas as fases Ti6Si2B e Ti5Si3 em todos os tempos de moagem, incluindo as ligas provenientes dos pós aderidos aos meios de moagem. Apenas a mistura Ti-2W-22Si-11B (%at.) moída por 7 h obteve uma densificação quase completa após sinterização. Nessa mesma liga, uma fase com estequiometria próxima a Ti2W foi identificada por microanálise via EDS. As demais ligas do sistema Ti-W-Si-B estudadas apresentaram quantidade significativa de poros em suas microestruturas. O tungstênio foi preferencialmente dissolvido na fase desconhecida e em Ti5Si3. Teores de ferro foram detectados com maior evidência em ligas produzidas por moagem durante 10 h.
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Avaliação da resistência ao desgaste de novas ligas de titânio para aplicações em indústrias automotiva/aeronáutica/aeroespacial
(Universidade Federal de Alfenas, 2019-03-15) Putini, Daluan Moreno Esperândio; Ramos, Alfeu Saraiva; Mota, Marilsa Aparecida; Rodrigues, Geovani
Apesar do titânio e suas ligas serem conhecidas pela boa resistência à corrosão e elevada relação entre resistência e massa específica, esses materiais apresentam baixa resistência ao desgaste. Compósitos de matriz metálica são materiais contendo precipitados dispersos que podem contribuir para aumentar a resistência ao desgaste de componentes utilizados nas indústrias automotiva/aeronáutica/aeroespacial. Nesse contexto, o presente estudo visou a preparação de novas ligas de titânio formadas por matriz metálica e precipitados de fases intermetálicas, que tiveram seus comportamentos em desgaste avaliados, de forma quantitativa e qualitativa. Matérias-primas de alta pureza foram utilizadas para a preparação das ligas de Ti-6Zr-2Si-1B, Ti-6Zr-6Si-3B e Ti-6Zr-10Si-5B por fusão a arco e subsequente tratamento térmico (1100ºC por 4h +1150oC por 16h), visando à obtenção de microestruturas de equilíbrio. Amostras das ligas tratadas termicamente foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de energia dispersiva, difração de raios X e microdureza Vickers. Após usinagem, as amostras das ligas Ti-Zr-Si-B foram submetidas a ensaios de desgaste ball-on-disk em um tribômetro, de acordo com a norma ASTM G99-95a, os quais foram conduzidos em diferentes meios (seco, solução de NaCl e óleo lubrificante automotivo) e utilizando esfera de alumina (10 mm de diâmetro) como contra apoio. Nesses ensaios de deslizamento recíproco, adotou-se carga axial de 10N e uma frequência de 4 Hz. Assim, trilhas com cerca de 4 mm de comprimento foram produzidas na superfície das amostras Ti-Zr-Si-B tratadas termicamente. Informações sobre o volume de material removido da superfície desgastada foram calculados, enquanto que os mecanismos de desgaste envolvidos foram avaliados por microscopia eletrônica de varredura. As microestruturas das ligas Ti-Zr-Si-B tratadas termicamente indicaram a presença das seguintes fases: Ti-α (matriz), (Ti,Zr)3Si e TiB. Independente da composição química, os resultados indicaram que os maiores coeficientes de atrito foram encontrados em ensaios conduzidos a seco, ficando os mesmos reduzidos quando avaliados em meios de NaCl e óleo lubrificante. Notou-se também que as fases formadas influenciam diretamente em relação aos coeficientes de atritos quando avaliadas em óleo lubrificante. De forma coerente, o aumento da quantidade de Si e B produziu materiais mais duros devido a maior quantidade das fases intermetálicas formadas na microestrutura. As superfícies das amostras desgastadas revelaram a ocorrência de ambos os mecanismos de adesão e de abrasão, ficando mais pronunciados para as ligas Ti-6Zr-2Si-1B e Ti-6Zr-10Si-5B, respectivamente.
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Avaliação da resistência ao desgaste microabrasivo de ligas de Ti-Si-B e Ti-Zr-Si-B tratadas termicamente pela técnica ball cratering
(Universidade Federal de Alfenas, 2024-01-26) Lopes, Diogo Plachi; Ramos, Alfeu Saraiva; Chaia, Nabil; Souza, Renato Chaves
Titânio e suas ligas têm propriedades físicas, químicas e mecânicas atrativas, tais como resistência mecânica específica, estabilidade microestrutural, resistência à corrosão em diferentes meios e características de biocompatibilidade, sendo assim vastamente utilizados para a fabricação de dispositivos médicos/dentários e de componentes usados nas áreas automotiva, aeronáutica e aeroespacial. No caso de componentes articulares que atuam sob atrito, as ligas de titânio baseadas em soluções sólidas substitucionais apresentam resistência ao desgaste limitadas, quando comparado com as ligas Co-Cr-Mo e Ti-Al, que possuem microestruturas contendo fases intermetálicas de maior dureza. Nas ligas Ti-Si-B, o TiB é usado como material de reforço, enquanto que o Ti6Si2B possui valores de dureza Vickers próximos de 1000HV. No entanto, informações sobre ligas Ti-Si-B de matriz metálica contendo precipitados de Ti6Si2B são ainda limitadas na literatura. Neste contexto, esse estudo visou a avaliação da resistência ao desgaste pela técnica de ball cratering das ligas Ti-2Si-1B, Ti-6Si-3B e Ti-10Si-5B Ti-2Zr-2Si-1B, Ti-2Zr-6Si-3B e Ti-2Zr-10Si-5B (%-at.) contendo microestruturas de Ti-+TiB e Ti-+Ti6Si2B. Estas ligas ternárias e com adição de 2%at. de zircônio, foram preparadas por fusão a arco seguido de tratamento térmico (1200oC por 16h), ambas etapas sob atmosfera de argônio, visando obter microestruturas de equilíbrio. A caracterização microestrutural das ligas foi conduzida com o auxílio de técnicas de difratometria de raios X, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria de energia dispersiva (EDS). Medidas de microdureza Vickers das ligas tratadas termicamente foram obtidas usando carga de 200gf por 15s. Os ensaios de desgaste ball cratering microabrasivos das ligas tratadas termicamente, foram conduzidos a seco e utilizando esferas de aço AISI 52100 (25,4mm de diâmetro, com dureza de 818HV) como elemento de fricção, mediante uma carga de 200g, rotação de 200rpm por 60min. Detalhes das superfícies desgastadas foram obtidas por microscopia confocal a laser. As ligas Ti-2Si1B e Ti-2Zr-2Si-1B apresentaram uma matriz de Ti-α com precipitados de TiB, enquanto que as demais ligas apresentaram microestruturas de Ti+Ti6Si2B, após tratamento térmico. Os valores de dureza das ligas variaram nas faixas de 264-481,5HV e de 296-453,5HV para as ligas Ti-Si-B e Ti-Zr-Si-B, respectivamente, os quais foram aumentados com o aumento da quantidade de Ti6Si2B na microestrutura, mas sem qualquer mudança significativa com a adição de Zr. Os coeficientes de desgaste variaram de 9,14.10-5 a 7,84.10-7 mm³/N.m, onde a liga Ti-2Zr-6Si-3B apresentou os menores valores de perda de volume, profundidade desgastada e coeficiente de desgaste. Foi observado um ganho de resistência ao desgaste com o aumento de Ti6Si2B na microestrutura da liga, e uma relação direta com a microdureza Vickers, devido a maior quantidade das fases duras. A adição de zircônio propiciou um aumento significativo da resistência ao desgaste em relação as ligas ternárias. Os mecanismos de desgaste abrasivo de dois e três corpos foram mais pronunciados em ligas mais ricas em Si e B, assim como a ocorrência de mecanismo de desgaste por adesão.
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Avaliação das propriedades mecânicas de compressão de ligas Ti-Si-B e Ti-Zr-Si-B
(Universidade Federal de Alfenas, 2022-08-03) Costa, Everton Aparecido Da; Ramos, Alfeu Saraiva; Chaia, Nabil; Souza, Renato Chaves
O presente trabalho objetiva a avaliação das propriedades mecânicas de compressão de ligas Ti-Si-B e Ti-Zr-Si-B (com 2%-at. Zr), potencialmente atrativa para o desenvolvimento de implantes médicos/dentários e de componentes aeronáuticos, aeroespaciais e automotivos estruturais. Lingotes pesando cerca de 40 g das ligas 97Ti-2Si-1B, 91Ti-6Si-3B, 85Ti-10Si-5B, 95Ti-2Zr-2Si-1B, 89Ti-2Zr-6Si-3B, 83Ti-2Zr-10Si-5B (%-at.) foram produzidas por fusão a arco e subsequente tratamento térmico a 1200ºC por 16h, para a obtenção de microestrutura de equilíbrio de Ti+Ti6Si2B. As ligas Ti-Si-B e Ti-Zr-Si-B tratadas termicamente foram caracterizadas por microscopia óptica, difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectrometria de energia dispersiva, ensaios de microdureza Vickers e ensaios de compressão. A ligas 95Ti-2Zr-2Si-1B e 89Ti-2Zr-6Si-3B apresentaram um aumento do limite de escoamento de 587,37 MPa (97Ti-2Si-1B) e 575,17 MPa (91Ti-6Si-3B) para 633,83 MPa (95Ti-2Zr-2Si-1B) e 662,67 MPa (89Ti-2Zr-6Si-3B), respectivamente. Ao contrário, no caso das ligas 85Ti-10Si-5B e 83Ti-2Zr-10Si-5B, os valores do limite de escoamento apresentaram valores médios de 764,17MPa e 722,33 MPa, respectivamente, sugerindo estar relacionado com a distribuição não homogênea de Ti6Si2B na matriz metálica de Ti-α. Os resultados obtidos nos ensaios de microdureza Vickers indicam um aumento nas ligas com 2% Zr, apresentando os valores médios de 237 HV (97Ti-2Si-1B) para 249,9 (95Ti-2Zr-2Si-1B), de 276,1 HV (91Ti-6Si-3B) para 278,4 HV (89Ti-2Zr-6Si-3B) e de 355,0 HV (85Ti-10Si-5B) para 364,1 HV (83Ti-2Zr-10Si-5B).
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Avaliação de propriedades mecânicas de tração de fitas Sn-Zn obtidas por melt spinning
(Universidade Federal de Alfenas, 2021-11-09) Pisani, Alexandre; Ramos, Alfeu Saraiva; Mariano, Neide Aparecida; Freitas, Bruno Xavier De
Membranas de titânio têm sido utilizadas para reconstrução do buco-maxilo-facial devido suas boas características de biocompatibilidade e resistência à corrosão. No entanto, a formação de tecidos ósseos na sua superfície causa uma protuberância e também uma sensação de desconforto. Assim, os estudos envolvendo a preparação de biomateriais metálicos reabsorvíveis têm acontecido, dentre os quais se destacam as ligas de Sn, Zn e Mg. Técnicas de solidificação rápida por melt spinning podem produzir fitas com espessuras próximas de 50 m, com microestruturas refinadas, o que pode contribuir para aumentar a resistência mecânica das fitas. Nesse contexto, o presente trabalho visa a avaliação das propriedades mecânicas de tração de fitas de Sn-Zn produzidas por melt spinning. As fitas de Sn-Zn foram caracterizadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria por energia dispersiva e ensaios de tração. O efeito da imersão em meio de SBF nas propriedades mecânicas de tração das fitas de Sn-Zn foi também realizado. Apesar dos resultados indicarem que nenhuma alteração significativa de massa foi encontrada após a imersão no meio SBF. Entretanto, as propriedades mecânicas de tração das fitas Sn-Zn produzidas por melt spinning foram reduzidas após a imersão no meio SBF, o que pode estar relacionado com a formação de defeitos microestruturais. As fitas Sn-5Zn produzidas por melt spinning apresentaram maiores valores de resistência mecânica e menores valores de deformação normal, quando comparadas com as fitas Sn-3Zn, o que está relacionado com as maiores quantidades de estruturas eutéticas finas formadas pelas fases -Sn e Zn.
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Avaliação do efeito do cobalto ou zinco na estabilidade do composto Ti6Si2B em ligas produzidas por moagem de alta energia e subsequente sinterização a plasma
(Universidade Federal de Alfenas, 2017-08-15) Ferreira, Nelson Damásio; Ramos, Alfeu Saraiva; Sousa, Lucíola Lucena De; Rodrigues, Geovani
Ligas de Ti-Si-B contendo a fase Ti6Si2B apresentam potencial para aplicações estruturais em altas temperaturas devidas suas propriedades físicas e químicas tais como baixos coeficientes de expansão térmica e resistência à oxidação. O presente trabalho de pesquisa tem objetivo de investigar o efeito da adição de cobalto ou zinco (variando-se a quantidade de cada elemento em 2%-at. e 6%-at.) na estabilidade do composto Ti6Si2B em ligas de (66,7-x)Ti-xCo-22,2Si-11,1B e (66,7-x)Ti-xZn-22,2Si-11,1B (%-at) produzidas por moagem de alta energia e subsequente sinterização a plasma. Os pós das ligas foram produzidos em um moinho de bolas planetário Fritsch P-5 usando vaso (225 mL) e esferas (10 mm de diâmetro) de WC-6Co, com velocidade de 300 rpm e relação de massas esferas-pós de 10:1. As amostras foram coletadas após diferentes tempos de moagem: 20, 60, 180, 300 min. Dessa forma, pastilhas cilíndricas com 10 mm de diâmetro foram consolidadas por sinterização a plasma (1100oC, 12 min, 20 MPa), sob atmosfera controlada. Amostras dos pós-moídos e das amostras sinterizadas de Ti-Co-Si-B e Ti-Zn-Si-B foram caracterizadas com o auxílio de técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). O aumento do tempo de moagem contribuiu para a homogeneização química e microestrutural das misturas de pós de Ti-xCo-22Si-11B e Ti-xZn-22Si-11B (x = 2 e 6 %-at.), o que foi acompanhado da formação de soluções sólidas de titânio supersaturadas. A quantidade de Ti6Si2B foi reduzida nas microestruturas das ligas Ti-Co-Si-B e Ti-Zn-Si-B sinterizadas a plasma com o aumento da quantidade do cobalto e do zinco na composição nominal dessas ligas, o que limita a utilização desses elementos para o desenvolvimento de ligas Ti-Si-B multicomponentes para aplicações estruturais. Além das fases TiB e Ti5Si3, outras fases desconhecidas e ricas em cobalto e zinco foram também encontradas nas microestruturas das ligas Ti-Co-Si-B e Ti-Zn-Si-B sinterizadas, respectivamente. Apesar dos parâmetros adotados para a sinterização a plasma, 1100oC/12 min/20MPa, foram produzidas ligas densas de Ti-xCo-22Si-11B e Ti-xZn-22Si-11B (x = 2 e 6 %-at.). Nessa etapa, os tempos prolongados de moagem contribuíram para facilitar a ocorrência dos mecanismos de difusão atômica necessários para a obtenção de microestruturas de equilíbrio.
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Avaliação dos efeitos da pré-deformação e do envelhecimento nas propriedades mecânicas de tração de chapas de aço USI BH 180
(Universidade Federal de Alfenas, 2022-07-27) Yacoub Junior, Suheil Khalil; Ramos, Alfeu Saraiva; Pereira, Marcelo Dos Santos; Souza, Renato Chaves
Aços Bake Hardening (BH) são amplamente estudados e aplicados na indústria automotiva, como uma excelente opção de equilíbrio entre conformabilidade, peso e resistência mecânica. Chapas de aço USI-BH 180 galvanizadas são utilizadas em operações de estampagem de tampas do porta-malas, capô e outras partes da estrutura metálica de veículos automotivos, as quais apresentam tensão de escoamento na faixa de 180 a 240 MPa, apresentam também resistência à tração na faixa de 300 a 360 MPa, um alongamento mínimo médio de 34%, e adquirem suas propriedades mecânicas finais após conformação mecânica e ciclo de pintura, onde o envelhecimento do aço é acelerado artificialmente. Assim, em adição aos trabalhos encontrados na literatura, a presente dissertação visou avaliar os efeitos da pré-deformação e do envelhecimento acelerado nas propriedades mecânicas de tração de chapas laminadas de aço USI-BH 180, variando-se a quantidade de redução de área (2% e 5%) e a temperatura nas faixas de 150°C, 170°C e 190ºC, respectivamente. Corpos de prova foram confeccionados de acordo com a norma ASTM 8M. Para obtenção dos índices de anisotropia planar e normal, foram avaliadas as propriedades mecânicas de corpos de prova localizados no sentido de laminação, perpendicular à direção de laminação e 45º em relação ao sentido de laminação. Para relacionar com as propriedades mecânicas de tração, medidas de microdureza Vickers foram obtidas nas diferentes amostras. Informações microestruturais foram obtidas a partir de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e difratometria de raios X. Foi notado nos resultados de tração realizados após o envelhecimento acelerado, que o limite de escoamento apresentou aumento significativo para todas as amostras testadas, quando comparado aos resultados de tração realizados nos corpos de prova sem o envelhecimento acelerado. Foi constatado o acréscimo significativo para as medidas de dureza Vickers. Foram realizadas análises caracterização microestrutural, através dos métodos de microscopia ótica e difração de raios x, onde obteve-se as informações necessárias para classificar o material como monofásico de matriz ferrita, bem como pôde-se analisar os mecanismos de fraturas existentes nas amostras rompidas, com o auxílio do método de microscopia eletrônica de varredura. Dessa forma, o desenvolvimento e resultados desse trabalho visa contribuir com o entendimento do efeito da pré-deformação e da etapa de envelhecimento acelerado do aço USI BH 180, bem como contribuir para o conhecimento da microestrutura do aço em questão. Por fim, o trabalho visa contribuir também com a indústria nacional no desenvolvimento de aços automotivos.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação microestrutural e da resistência ao desgaste abrasivo de revestimentos produzidos pelas técnicas HP-HVOF e Flame Spray em substrato de aço-carbono (AISI 1020)
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-05-30) Cassimiro, Viviani Malu; Ramos, Alfeu Saraiva; Strecker, Kurt; Borges, Simone Pereira Taguchi
O presente estudo visou a caracterização microestrutural e a avaliação da resistência ao desgaste abrasivo dos seguintes revestimentos industriais (sem e com adição de NbC) depositados em substrato de aço-carbono AISI 1020 pelas técnicas de HP-HVOF e Flame Spray: Metco 16C®+25%-massa de NbC (sem e com fusão), Metco 16C®+25%- massa de SiC (sem e com fusão), Metco 16C®+30%-massa de Basalto (sem e com fusão), WC, WC+30%-massa de NbC, Cr3C2, Cr3C2+30%- massa de NbC, Orgrabor®, Stellite, Inconel 625 e Nb2O5.A caracterização microestrutural dos revestimentos foi realizada com o auxílio das técnicas de difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por dispersão de energia (EDS). Os ensaios de dureza Vickers e de desgaste abrasivo foram realizados nas superfícies polidas dos revestimentos. As fases presentes nas microestruturas dos diferentes revestimentos foram determinadas com relativo êxito por análises de EDS, tendo em vista sua limitação para quantificar os elementos leves presentes em algumas destas fases. A resistência ao desgaste dos revestimentos estudados foi aumentada, na seguinte ordem: óxido de nióbio (menor resistência), Inconel 625, Metco 16C®+30% Basalto (sem fundir), Metco 16C®+ 25%SiC (sem fundir), Metco 16C®+25%NbC (fundido),Metco 16C®+25%NbC (sem fundir), Stellite, carbeto de cromo, Metco 16C®+30%Basalto (fundido),Metco 16C®+25%SiC (fundido), carbeto de tungstênio+30%NbC, carbeto de cromo+30%NbC e carbeto de tungstênio (maior resistência ao desgaste). Os resultados têm indicado que, dependendo da composição do revestimento, a adição de NbC pode contribuir para manter os níveis apreciáveis de resistência ao desgaste abrasivo para menores custos de produção.
Acesso aberto (Open Access)
Determinação da estabilidade de fases à 1300oC do sistema Al2O3-Y2O3-Ta2O5
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-05-31) Oliveira, Juliana Pereira De; Ramos, Alfeu Saraiva; Santos, Claudinei Dos; Freitas, Bruno Xavier De
Cerâmicas do sistema pseudo-ternário Al2O3-Y2O3-Ta2O5 apresentam potencial para aplicações em áreas de engenharia devido as propriedades mecânicas de compressão e tenacidade à fratura de cerâmicas de Al2O3-Y2O3 e outras de Al2O3-Ta2O5 relacionadas com processos catalíticos. No entanto, não foram encontradas na literatura informações sobre a estabilidade de fases no sistema Al2O3-Y2O3-Ta2O5. Dessa forma, a presente dissertação visa a determinação da estabilidade de fases à 1300oC deste sistema pseudo-ternário. Informações provenientes dos sistemas pseudo-binários correspondentes serão utilizados para uma proposição inicial de possíveis regiões bifásicas e/ou trifásicas. A partir destas informações, diferentes composições químicas, em %-molar, foram consideradas, sendo as misturas de pós de Al2O3, Y2O3 e Ta2O5 homogeneizadas em moinho de bolas por 10 min, utilizando vaso de WC (80mL) e esferas de alumina (10mm de diâmetro), para minimizar a contaminação. Na sequência, pastilhas com 10mm de diâmetro foram compactadas por prensagem uniaxial de 187 MPa. Os compactados à verde das cerâmicas de Al2O3-Y2O3-Ta2O5 foram tratados termicamente à 1300oC por 72 h e 222 h, visando a obtenção de microestruturas de equilíbrio. Amostras de cerâmicas de Al2O3-Y2O3-Ta2O5 tratadas termicamente foram caracterizadas por difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectrometria por energia dispersiva. Os resultados têm confirmado a existência das regiões trifásicas de Y2O3+Y4Al2O9+Y3TaO7 e YTa7O19+AlTaO4+Ta2O5, a partir das composições químicas de 11,11Al2O3 - 8,33Ta2O5-80,56Y2O3 e 16,67Al2O3-78,57Ta2O5-4,76Y2O3 (%-molar), respectivamente.
Acesso aberto (Open Access)
Efeito da adição de alumínio e de magnésio na estabilidade do composto Ti6Si2B.
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-02-23) Maruya, Luiz Otávio Vicentin; Ramos, Alfeu Saraiva; Mariano, Neide Aparecida; Fernandes, Bruno Bacci
Ligas Ti-Si-B contendo a fase Ti6Si2B possuem potencial para aplicações estruturais em elevadas temperaturas, pois apresentam boa resistência à oxidação e baixos valores de anisotropia cristalográfica. O presente trabalho visa investigar o efeito da adição de Al e de Mg na estabilidade da fase Ti6Si2B e na resistência a oxidação de ligas de (67-x)Ti-xAl-22Si-11B, (67-x)Ti-xMg-22Si-11B produzidas por moagem de alta energia e subsequente sinterização. Os teores de Al e Mg variaram em 2 e 7 %-at. As misturas de pós elementares foram preparadas em um moinho de bolas planetário. Para entender o efeito da moagem de alta energia nas transformações de fases, as misturas de pós foram processadas por diferentes tempos: 20, 60, 180, 300, 420 e 600 minutos. Amostras moídas por 600 minutos foram usadas para preparar pastilhas cilíndricas de 6 mm de diâmetro, por meio de compactação uniaxial seguido de sinterização em atmosfera de argônio (à 1100ºC durante 240 min). Os pós moídos e as amostras sinterizadas foram caracterizadas com o auxílio de técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). Para determinar a resistência à oxidação das ligas sinterizadas, as amostras foram aquecidas à 900 por 900 min, enquanto que medidas de dureza Vickers foram feitas para determinar a homogeneidade química e microestrutural desses materiais. Os resultados de DRX indicaram que soluções sólidas supersaturadas foram formadas durante a moagem das misturas de pós Ti-Al-Si-B e Ti-Mg-Si-B. No caso das ligas Ti-Mg-Si-B sinterizadas, notou-se a quantidade reduzida de Ti6Si2B com o aumento do teor de magnésio na liga, e as fases Ti5Si3 e TiB foram preferencialmente formadas durante a sinterização. Para as ligas contendo alumínio, observou-se uma redução na formação da fase Ti6Si2B com o aumento dos teores do elemento adicionado, havendo a formação da fase Ti5Si3 para a liga contendo 7 (at.%) de alumínio.
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Efeito da composição e da sinterização na microestrutura e na resistência à corrosão de ligas Ti-Si-B
(Universidade Federal de Alfenas, 2018-02-15) Fiorin, Bárbara De Oliveira; Ramos, Alfeu Saraiva; Afonso, Conrado Ramos Moreira; Coelho, Gilberto Carvalho
As ligas de titânio são amplamente utilizadas para aplicações odontológicas, médicas e automotivas/aeronáuticas/aeroespaciais devido às suas propriedades químicas, físicas, biológicas e mecânicas. Implantes dentários da liga Ti-10Si-5B demonstraram boa capacidade de integração óssea, assim como as ligas Tiss +Ti6Si2B apresentaram maior resistência à oxidação do que as ligas Tiss+Ti5Si3. Este trabalho visou a avaliação do comportamento de corrosão de ligas Ti-Si-B pelo método de polarização potenciodinâmica em diferentes meios: saliva artificial, solução de fluido corpóreo (SBF) e atmosfera salina. As ligas Ti-8Si-4B,Ti-10Si-5B, Ti-14Si-7B, Ti-20Si-10B e Ti-22Si-11B foram produzidas por moagem de alta energia e sinterizadas por duas rotas: (a) sinterização convencional e (b) sinterização por plasma pulsado (SPS).As ligas Ti-Si-B sinterizadas foram caracterizadas com o auxílio de técnicas de difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por energia dispersiva (EDS), as quais confirmaram a presença das fases Tiss e Ti6Si2B. Ensaios de porosidade baseados no princípio de Arquimedes também foram realizados para avaliar a porosidade, bem como a densidade das amostras, os quais indicaram que as ligas Ti-Si-B produzidas por SPS apresentaram maiores valores de densificação. Ao contrário do esperado, a liga Ti-22Si-11B produzida por sinterização convencional iniciou primeiro o processo de corrosão em relação às demais e apresentou um maior valor de densidade de corrente de passivação, que foi associado à sua alta porosidade. Como esperado, a técnica de SPS produziu ligas Ti-Si-B mais densas e com microestruturas mais finas, enquanto que a liga Ti-22Si-11B contendo uma maior quantidade de Ti6Si2B exibiu um menor valor da densidade de corrente de passivação (0,08x10-6 A/cm2) e um maior valor de potencial de corrosão (-0,232V) em comparação com a liga Ti-8Si-4B (-0,415 e 5,45x10-6 A/cm2), indicando uma maior resistência à corrosão para todos os meios estudados.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo de moagem de alta energia e de tratamento térmico de cerâmicas dos sistemas à base de Al2O3-Nb2O5-Ta2O5
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-12-15) Faria, Gabriel Henrique Da Cruz; Ramos, Alfeu Saraiva; Maestrelli, Sylma Carvalho; Vernilli Junior, Fernando
Diante de aspectos econômicos e ambientais que relacionam o aquecimento global e o uso contínuo de matrizes energéticas contaminantes, torna-se necessário o desenvolvimento de tecnologias que contribuam para a redução de emissão de poluentes e geração de energia sustentável. Neste contexto, o processo CLC (Combustão com Recirculação Química) é sugerido como uma alternativa para captura de CO2 que permiti a geração de energia sustentável. As questões-chave sobre o uso desta técnica estão na eficiência e custo do carregador de oxigênio, que é um sólido constituído geralmente por óxido metálico, e dependendo da composição e microestrutura, o uso de óxidos bimetálicos em uma estrutura porosa podem ser atraentes para o processo CLC/CLR. O presente trabalho visou entender sobre o efeito da composição química, da moagem de alta energia e da temperatura de tratamento térmico na microestrutura e propriedades físicas de misturas de pós de α-Al2O3, Nb2O5 e Ta2O5 (relação molar de 50:45:5, 50:5:45, 50:50:0 e 95:5:0). Utilizou-se dois tipos de moinho: um moinho planetário Fritsch P-7 (vaso e esferas de ZrO2) e um moinho SPEX 8000M (vaso de WC-Co, usando esferas de aço endurecido e de alumina). Em seguida, os corpos a verde com 10 mm de diâmetro foram preparados por prensagem uniaxial a partir dos pós moídos, as quais foram aquecidas a 600, 800 e 1000°C ao ar. Visando obter características desejadas para transportadores de oxigênio, foram adicionados polietileno de alta densidade (PEAD) ou grafite em quantidades variadas nos corpos a verde. Os materiais produzidos foram caracterizados com auxílio de técnicas de difratometria de raios X (DRX), análises térmicas (DSC/TG), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria por energia dispersiva (EDS), volumetria (BET), picnometria a He e análise elementar por fluorescência de raios X (FRX). Os resultados mostraram que o aumento do tempo de moagem proporcionou uma redução da intensidade dos picos de DRX das fases α-Al2O3, Nb2O5 e Ta2O5, não havendo formação da fase AlNbO4 ou AlNb(Ta)O4 nos pós moídos de Al2O3+Nb2O5 e Al2O3+Nb2O5+Ta2O5, respectivamente. No entanto, tais fases foram formadas em pós aquecidos à 800 e 1000°C. Análises mostraram que o acréscimo de PEAD resultou na formação de poros superficiais e internos nas pastilhas, o que não foi notado em amostras contendo adição de grafite. Pastilhas de 95Al2O3-5Nb2O5 apresentam maior área superficial, devido apresentarem maior quantidade de α-Al2O3 na mistura de pós de partida. Em pós moídos com esferas de aço, a etapa de lixiviação ácida contribuiu para remoção de 98,4% do ferro da amostra com maior teor de Al2O3.
Acesso aberto (Open Access)
Estudos de moagem de alta energia e sinterização de cerâmicas de Al2O3+Ta2O5 para uso em reatores de geração de energia com recirculação química
(Universidade Federal de Alfenas, 2015-07-31) Gondim, Meryane Fátima; Ramos, Alfeu Saraiva; Del Roveri, Carolina; Rodrigues, José Augusto Jorge
Diante de aspectos climáticos relacionados com o aquecimento global, o uso de substâncias para captura de CO2 e de geração de hidrogênio pode contribuir para reduzir a emissão de poluentes e a geração de energia alternativa e limpa. Nesse sentido, o uso de materiais passíveis de serem reduzidos e, em etapa subsequente, serem oxidados, oferecem uma oportunidade para uso em sistemas de geração de energia em reatores do tipo “chemical looping combustion-CLC (geração de CO2 e água)” e “chemical looping reforming-CLR (geração de CO e H2)”. Normalmente, o uso de nanopartículas cerâmicas é requerido para garantir elevada área superficial, as quais são preparadas por técnicas convencionais que envolvem etapas de solubilização e precipitação. A moagem de alta energia tem sido utilizada para a preparação de diferentes materiais cerâmicos com valores superiores de tenacidade à fratura. Dessa forma, o presente trabalho objetivou a avaliação de propriedades físico-químicas de cerâmicas de Al2O3+Ta2O5 (relação molar de 50:50 e 95:5) preparadas por moagem de alta energia e subsequente sinterização. O processo de moagem foi realizado em um moinho de bolas planetário Fritsch P-5 usando vasos (225 mL) e esferas (10 mm de diâmetro) de nitreto de silício, velocidade de 300 rpm e uma relação de massas esferas pós de 10:1. Para verificar o efeito do processo de moagem nas possíveis transformações de fases, misturas de pós Al2O3+Ta2O5 foram processadas por diferentes tempos: 0, 120, 300 e 600 minutos. Na sequência, os pós-moídos foram compactados em forma de pastilhas cilíndricas mediante carregamento uniaxial (187 MPa), as quais foram aquecidas (900-1200°C) ao ar durante 4 horas. Amostras dos pós-moídos e das amostras sinterizadas foram caracterizadas com o auxílio de técnicas de difração de raios X, análise BET, picnometria a He e análises térmicas (DSC/TG). Para avaliar a seletividade de reações e o potencial de uso em sistema CLC ou CLR, as cerâmicas preparadas foram colocadas em reatores para avaliação das suas características de redução e de oxidação. Os resultados indicaram que o processamento de pós de Al2O3+Ta2O5 por moagem de alta energia e subsequente sinterização contribuiu para a formação do composto AlTaO4 e compósitos de Al2O3+AlTaO4 a partir de misturas de pós de composições 50%molAl2O3+50%molTa2O5 e 95%molAl2O3+5%molTa2O5, respectivamente. Contudo, foram obtidos pós com baixos valores de área superficial, as quais foram ainda mais reduzidas após a sinterização dos pós compactados. Os materiais analisados (amostras sinterizadas) não apresentaram tendência de oxidação e redução quando exposto em atmosferas redutora e oxidante, respectivamente, devida as baixas áreas superficiais e/ou estabilidade química do composto AlTaO4.
Acesso aberto (Open Access)
Investigação experimental sobre a estabilidade de fases em cerâmicas de Al2O3-Nb2O5-Ta2O5
(Universidade Federal de Alfenas, 2021-12-14) Alves, Eduardo Henrique Silva; Ramos, Alfeu Saraiva; Freitas, Bruno Xavier De; Zampieron, João Vicente
A alumina (Al2O3) é um material extremamente utilizado na produção de cerâmicas avançadas, devido sua resistência mecânica elevada, enquanto que cerâmicas de Al2O3-Nb2O5 têm sido consideradas para uso em catalisadores suportados, assim como aquelas contendo Ta2O5. Contudo, as informações na literatura sobre as transformações de fases em cerâmicas de Al2O3-Nb2O5-Ta2O5 são limitadas. Dessa forma, o presente trabalho visou uma investigação experimental sobre a estabilidade de fases em cerâmicas de Al2O3-Nb2O5-Ta2O5. Informações provenientes dos diagramas de fases dos sistemas Al2O3-Nb2O5, Al2O3-Ta2O5 e Nb2O5 à 1300oC foram adotados para a determinação de regiões bifásicas e trifásicas deste diagrama de fases ternário. Matérias-primas de alta pureza (Al2O3, Nb2O5 e Ta2O5) foram usadas para a preparação das cerâmicas de 64Al2O3-23,2Nb2O5-12,8Ta2O5, 35Al2O3-30Nb2O5-35Ta2O5, 15Al2O3-20Nb2O5-65Ta2O5, 22,6Al2O3-57,4Nb2O5-20Ta2O5, 25Al2O3-70Nb2O5-5Ta2O5, 3,5Al2O3-86,5Nb2O5-10Ta2O5 e 1Al2O3-89Nb2O5-10Ta2O5 (%-mol). As diferentes misturas de pós foram pesadas e homogeneizadas com auxílio de moagem por 10 min, em moinho do tipo SPEX usando um vaso de 80 mL de WC-Co e esferas de Al2O3 de 10 mm de diâmetro. Na sequência, as misturas de pós de Al2O3-Nb2O5-Ta2O5 foram compactadas utilizando-se uma carga axial de 1 ton. (aproximadamente 125 MPa), visando a obtenção de amostras cilíndricas com 10 mm de diâmetro. Inicialmente, as amostras compactadas de Al2O3-Nb2O5-Ta2O5 foram tratadas termicamente a 1300 ºC por 72 h. Para garantir que as microestruturas de equilíbrio foram formadas, as amostras compactadas de Al2O3-Nb2O5-Ta2O5 foram tratadas termicamente a 1300 ºC por 222 h. Medidas de difratometria de raios X (DRX) foram realizadas para a identificação das fases formadas nas amostras tratadas termicamente, utilizando-se o método de refinamento Rietveld, em conjunto com as análises de microscopia de eletrônica de varredura (MEV) e de espectrometria por dispersão de energia (EDS). Dessa forma, as seguintes regiões da seção isotérmica a 1300oC do sistema Al2O3-Nb2O5-Ta2O5 foram confirmadas: Al2O3+AlNbO4+AlTaO4, AlNbO4+AlTaO4+β–Ta2(1-x)Nb2xO5, AlTaO4+Ta2O5+β–Ta2(1-x)Nb2xO5, AlNbO4+α–Nb2(1-x)Ta2xO5+β–Ta2(1-x)Nb2xO5, AlNbO4+AlNb11O29+α–Nb2(1-x)Ta2xO5, AlNb11O29+AlNb49O124+α–Nb2(1-x)Ta2xO5 e AlNb49O124+Nb2O5+α–Nb2(1-x)Ta2xO5. Apesar de algumas evidências sobre a existência das regiões AlNbO4+α–Nb2(1-x)Ta2xO5+β–Ta2(1-x)Nb2xO5 e AlNb11O29+AlNb49O124+α–Nb2(1-x)Ta2xO5, outros estudos serão obrigatórios.
Acesso aberto (Open Access)
Investigação experimental sobre a estabilidade de fases em cerâmicas de Al2O3-Nb2O5-Y2O3
(Universidade Federal de Alfenas, 2020-08-03) Zaidan, Denilson Wagner; Ramos, Alfeu Saraiva; Santos, Claudinei Dos; Balestra, Roseli Marins
O presente trabalho visa a investigação experimental da estabilidade de fases em cerâmicas de Al2O3-Nb2O5-Y2O3. E considerando que cerâmicas de Al2O3-Y2O3 baseadas na fase YAG – Yttrium Aluminum Garnet (Y3Al5O12) apresentam potencial para aplicações em ambientes agressivos e em altas temperaturas devido sua resistência à corrosão e resistência à fluência em temperaturas superiores a 1500ºC, enquanto que as cerâmicas de Al2O3-Nb2O5 possuem características atrativas para uso como biomateriais e catalisadores para o refino do petróleo. Além disso, as cerâmicas de YNbO4-Nb2O5-Y2O3 têm sido consideradas para aplicações estruturais devido suas propriedades mecânicas em altas temperaturas. Dos sistemas binários, o diagrama de fases do sistema Al2O3-Y2O3, as seguintes fases sólidas intermediárias estão presentes a 1300ºC: YAG, YAP e YAM. No diagrama de fases do sistema Al2O3-Nb2O5, são relatadas a existência a 1300ºC das fases intermediárias YNbO4 e AlNb11O29. E no caso do sistema Y2O3-Nb2O5, as informações de fases sólidas consideradas foram: Y3NbO7 e YNbO4. Contudo, informações sobre a estabilidade de fases de cerâmicas de e Al2O3-Nb2O5-Y2O3 estão limitadas na literatura. Matérias-primas de alta pureza (>99%-massa) de óxidos de alumínio, nióbio e de ítrio foram utilizados para a preparação das cerâmicas de Al2O3-Nb2O5-Y2O3. Com objetivo de determinar a seção isotérmica a 1300oC do composto e assumindo as reações invariantes dos correspondentes sistemas binários, foram selecionadas composições químicas de possíveis regiões trifásicas desse sistema ternário. Assim, as misturas de pós pesando 1,5g de cada mistura, foram devidamente pesadas e misturadas por 60 minutos, em um moinho tipo SPEX utilizando um vaso de WC-Co (80 mL) e esferas de WC de aproximadamente 5 mm de diâmetro, para homogeneização química. Seguindo, os materiais moídos de Al2O3-Nb2O5-Y2O3 foram compactados usando uma pressão axial de aproximadamente 40 Mpa por 60 segundos, obtendo as amostras cilíndricas com 10mm de diâmetro e 5mm de altura. Para a obtenção do equilíbrio termodinâmico das cerâmicas de Al2O3-Nb2O5-Y2O3, as amostras foram tratadas termicamente ao ar a 1300ºC por 72h e 150h (total de 222h). As cerâmicas tratadas termicamente foram caracterizadas com o auxílio de técnicas de difratometria de raios X (DRX), e foram realizadas microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por dispersão de energia (EDS). A partir dos resultados de difração de raios X das composições tratadas termicamente por 72h, as seguintes regiões trifásicas foram confirmadas, sendo apenas uma delas bifásica: Y2O3+Y4Al2O9+Y3NbO7, Y3NbO7+Y3Al5O12+YNbO4, Y3NbO7+Y3Al5O12+YAlO3, YNbO4+Al2O3, YNbO4+AlNb11O29+AlNbO4, YNbO4+AlNb11O29+Al2O3∙9Nb2O5, YNbO4+Y3Al5O12+Al2O3 e YNbO4+Al2O3+AlNbO4. As composições tratadas por 222h confirmaram a existência dos campos trifásicos já identificados e contribuíram para a determinação das regiões YNBO4+AlNb11O29+AlNb49O124 e YNBO4+AlNb49O124+Nb2O5.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção de catalisadores suportados para dessulfurização do óleo diesel
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-02-22) Benites, Hanna Stefanni Nunes; Ramos, Alfeu Saraiva; Ribeiro, Sebastião; Gunnewiek, Rodolfo Foster Klein
O objetivo principal deste trabalho foi preparar catalisadores suportados em γ-Al2O3, a partir da conformação do hidróxido de alumínio comercial Versal, utilizando como precursores das fases ativas sais comerciais dos metais Ni, Nb e Mo, resultando nos catalisadores: NbMo/γ-Al2O3, NiNb/γ-Al2O3 e NiMo/γ-Al2O3. Estes foram avaliados quanto ao seu desempenho catalítico na reação de Hidrodessulfurização (HDS), principal processo no refino do óleo diesel. O objetivo específico do trabalho foi avaliar a influência nas propriedades dos suportes e dos catalisadores, ao variar alguns parâmetros nas etapas de peptização e calcinação. As variáveis estudadas foram: o tipo de agente peptizante (ácido acético, ácido oxálico e hidróxido de amônio), a concentração do agente peptizante (2% e 3%) e a temperatura de calcinação (550°C e 650°C). Combinando-se esses diferentes parâmetros, foram produzidos nove suportes com características diferentes. Inicialmente, utilizando Difratometria de Raios X, foi avaliada a influência da peptização, da concentração do agente peptizante e da temperatura de calcinação na estrutura cristalina dos suportes. Os resultados demonstraram que as amostras que foram submetidas à peptização e com maior concentração de peptizante, apresentaram um maior grau de cristalinidade. Os suportes foram submetidos às análises de Volumetria de N2, que determina as propriedades texturais (área superficial específica, volume específico de poros e diâmetro médio de poros) e de Resistência Mecânica. Os resultados permitiram selecionar três suportes (ácido acético 3%/650°C, ácido oxálico 3%/650°C e hidróxido de amônio 3%/650°C) para a impregnação. Foi feita impregnação incipiente, em combinações de dois a dois (NbMo, NiNb e NiMo), e os catalisadores finais também foram avaliados com os mesmos testes anteriormente feitos nos suportes, e como resultado, apenas os três catalisadores com suportes peptizados com ácido acético 3%/650°C, foram selecionados para a avaliação catalítica. As hidrodessulfurizações foram realizadas em uma unidade de alta pressão de H2 (30 bar) e alta temperatura (280°C), simulando as condições na refinaria industrial, utilizando como composto sulfurado de partida o Dibenzotiofeno (DBT). Os resultados indicaram que o catalisador NiMo/γ-Al2O3 foi o único que apresentou bom desempenho.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção de catalisadores suportados para hidrodessulfurização do óleo diesel
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-02-29) Silva, Bruna Pereira Da; Ramos, Alfeu Saraiva; Souza, Renato Chaves; Gunnewiek, Rodolfo Foster Klein
Essa dissertação teve como objetivo desenvolver catalisadores suportados em gama alumina para o refino do óleo diesel. Avaliou-se o efeito do tipo de hidróxido de alumínio comercial utilizado, da quantidade do teor de nióbio adicionado ao suporte e do agente peptizante na conformação. Os pós comerciais de alumina e ácido nióbico foram peptizados, conformados por extrusão, secados e calcinados a 600°C para a obtenção de “pellets" cilíndricos com altura entre 4 e 6 mm e diâmetro entre 2 e 3 mm. O metal Mo, responsável pela fase ativa do catalisador, foi adicionado por impregnação incipiente ao suporte. Analisou-se as propriedades texturais, a resistência mecânica e a estrutura cristalina dos suportes. A partir dessas análises, o suporte que apresentou o melhor conjunto de resultados foi produzido a partir do hidróxido de alumínio Versal + 5% ácido nióbico peptizado com ácido acético 1%, e este foi impregnado com molibdênio. Foram também realizadas as mesmas análises nos catalisadores para avaliar a influência das fases ativas nas propriedades finais do material.
Acesso aberto (Open Access)
Preparação e avaliação das propriedades mecânicas de tração da liga 97Ti-2Si-1B
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-05-26) Santos, Gustavo Soares; Ramos, Alfeu Saraiva; Souza, Renato Chaves; Chaia, Nabil
Ligas de titânio têm sido utilizadas para a confecção de diferentes dispositivos médicos e dentários e de componentes automotivos, aeronáuticos e aeroespaciais devido suas boas relações entre resistência mecânica e massa específica, resistência à corrosão e características de biocompatibilidade, dentre os quais podem ser destacados os implantes e os eixos e palhetas de turbinas em que atuam sob tensões de tração relacionados aos esforços de flexão. As ligas formadas pelas fases Ti+TiB apresentaram superiores características de biocompatibilidade, entretanto, não foram encontradas na literatura informações de comportamento sob tração da liga 97Ti-2Si-1B (% at.). Nesse contexto, o presente estudo visou a preparação e avaliação das propriedades mecânicas de tração da liga 97Ti-2Si-1B (% at.) contida na região bifásica de Ti+ Ti6Si2B. Matérias-primas de alta pureza foram utilizadas para a preparação por fusão a arco e subsequente tratamento térmico (1200oC por 16h), visando à obtenção de microestruturas de equilíbrio. Amostras da liga 97Ti-2Si-1B bruta de fusão e tratada termicamente foi avaliada por microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria de energia dispersiva (EDS), difratometria de raios X e microdureza Vickers. Com o objetivo de determinar as propriedades mecânicas de tração, três lingotes pesando cerca de 40g cada, foram usinados conforme a norma ASTM-E8M, para a obtenção de corpos de prova cilíndricos. Apesar de estar contido na região bifásica de Ti+Ti6Si2B, a liga 97Ti-2Si-1B tratada termicamente apresentou microestrutura de Tiss (ss-solução sólida) contendo poucos precipitados de TiB, devido a solubilidade de Si no Ti-a ser próxima de 4% at. A liga apresentou valores de microdureza Vickers de 260,8±9,9 HV, enquanto que a tensão de escoamento, o limite de resistência à tração, o módulo de elasticidade transversal, o alongamento e a redução em área variaram de 628-713 MPa, 717-902 MPa, 94,8-111,2 GPa, 7,1-11,1 % e 3,9-10,8 %, respectivamente.
Acesso aberto (Open Access)
Processamento, caracterização microestrutural e avaliação das propriedades mecânicas de compressão de ligas de Ti-6Zr-2Si-1B, Ti-6Zr-6Si-3B e Ti-6Zr-10Si-5B tratadas termicamente
(Universidade Federal de Alfenas, 2019-03-11) Marcon, Hulisses Boneti; Ramos, Alfeu Saraiva; Mariano, Neide Aparecida; Malafaia, Artur Mariano De Souza
Ligas de titânio são vastamente utilizadas para a fabricação de dispositivos médicos implantáveis e componentes estruturais para altas temperaturas devido às suas propriedades físicas, químicas, mecânicas e biológicas. No caso de componentes articulares ortopédicos sujeitos a carregamentos, as ligas de Co-Cr-Mo com matriz metálica e precipitados intermetálicos apresentam superiores resistência ao desgaste, enquanto que as ligas de Ti apresentam superior biocompatilidade. As ligas Ti-Si-B e Ti-Zr-Si-B com microestruturas similares podem ser produzidos por técnicas convencionais de fusão a arco e subsequente tratamento térmico, as quais apresentam superior biocompatibilidade e capacidade de integração óssea do que o Ti. Trabalhos anteriores têm indicado que a adição de Zr pode contribuir para aumentar a resistência à oxidação de ligas Ti-Si-B e, dependendo da sua quantidade adicionada, Ti6Si2B ou Ti3Si é preferencialmente formada nessas ligas tratadas termicamente. No entanto, informações sobre as propriedades mecânicas desses materiais são limitadas na literatura. Nesse sentido, o presente estudo objetivou a caracterização microestrutural e a avaliação das propriedades mecânicas de compressão das ligas Ti-6Zr-2Si-1B, Ti-6Zr-6Si-3B e Ti-6Zr-10Si-5B (%-at.) produzidas por fusão a arco e subsequente tratamento térmico. As seguintes matérias-primas foram usadas para produzir as ligas Ti-Zr-Si-B: Ti (mín. 99,7 %-massa), Zr (mín. 95%-massa, com até 4,5%-massa Hf), Si (99,999%-massa) e B (99,5%-massa). Lingotes de Ti-Zr-Si-B pesando cerca de 40 g foram produzidos por fusão a arco, em um forno sob atmosfera de Ar que utiliza um cadinho de cobre refrigerado à água, eletrodo de W não-consumível e um getter de titânio. Na sequência, os lingotes foram tratados termicamente sob atmosfera de Ar à 1100oC por 4h, e corpos de prova cilíndricos foram devidamente preparados por usinagem. A caracterização microestrutural das amostras de Ti-Zr-Si-B no estado bruto de fusão e após tratamento térmico foram realizadas com o auxílio de técnicas de difração de raios X, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e espectrometria por dispersão de energia. A avaliação das propriedades mecânicas de microdureza Vickers e de compressão foram conduzidas de acordo com a norma ASTM E384 e ASTM E9, respectivamente. Para identificar o tipo e o mecanismo de fratura, análises das superfícies de fraturas das ligas Ti-Zr-Si-B foram conduzidas por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que as ligas de Ti-6Zr-2Si-B e Ti-6Zr-6Si-3B tratadas termicamente foram formadas por matrizes de Ti-α contendo precipitados dispersos de TiB e Ti3Si, enquanto a liga Ti-6Zr-10Si-5B foi formada por uma matriz bifásica de Ti-α e Ti3Si, além de precipitados dispersos de TiB. Em detrimento à formação de Ti6Si2B, o Zr foi preferencialmente dissolvido na fase Ti3Si. Com o aumento da adição de Si e B na composição nominal das ligas ocorreu o aumento da microdureza Vickers, tensão de escoamento, módulo de elasticidade, limite de resistência a compressão e tensão de ruptura, com consequente redução da deformação total, devido a ocorrência de mecanismos de endurecimento por solução sólida substitucional (do Zr no Ti-α e no Ti3Si, e Si no Ti-α) e solução sólida intersticial (do B no Ti-α), além das parcelas de endurecimento por precipitação do TiB e de endurecimento por deformação. Nas superfícies de fraturas, foi notada a presença de regiões de dimples, que foram reduzidas com o aumento de Si e B na liga, e um comportamento de fratura de dúctil para quase-clivagem frágil foi identificada. Fraturas transgranulares e intergranulares foram encontradas próximas de Ti-e TiB (e Ti3Si), respectivamente. TiB e Ti3Si foram eficientes para dificultar e mudar a direção da trinca durante a deformação plástica.