Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais

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Acesso aberto (Open Access)
Adição de resíduo de louça sanitária como agregado em diferentes formulações de concreto
(Universidade Federal de Alfenas, 2017-10-02) Almeida, Diego Henrique De; Del Roveri, Carolina; Ferraço, Fábio; Soler, José Gabriel Maluf
Dentre os insumos utilizados na construção civil, o concreto é um dos mais empregados. O concreto pode ser confeccionado para fins estruturais (pontes, edifícios e demais estruturas de concreto armado ou pré-moldado) ou para fins não estruturais (calçadas, pavimentos, postes, dormentes, blocos para calçamentos, entre outros). Na confecção de concretos são utilizados o cimento (o Cimento Portland é o mais empregado), a água e os agregados, estes últimos divididos em graúdo e miúdo. Com a utilização de diversas matérias-primas a geração de resíduos é inevitável, tanto na construção civil, quanto em outros setores, tais como, as indústrias produtoras de materiais cerâmicos. Dentre os tipos de resíduos provenientes de tais indústrias, têm aqueles provenientes da produção de louças sanitárias (denominado nesta pesquisa como scrap cerâmico). De acordo com o exposto, o objetivo desta pesquisa foi estudar a adição de scrap cerâmico em substituição ao agregado graúdo em diferentes formulações de concreto. Para isso foi selecionado o resíduo de uma indústria instalada no sul do estado de Minas Gerais, e preparados concretos para determinação de propriedades físicas (slump teste, segregação e porosidade) e mecânica (resistência à compressão). Foram fabricadas cinco formulações, uma de referência (CR) e quatro com scrap cerâmico em substituição ao agregado graúdo (brita 1) nas proporções de 25% (CSC-I), 50% (CSC-II), 75% (CSC-III) e 100% (CSC-IV). No estado fresco, duas formulações não apresentaram segregação (CSC-III e CSC-IV) e duas um pequeno escorrimento de água (CSC-I e CSC-II), porém, sem comprometer a trabalhabilidade do concreto, sendo classificado, de acordo com a consistência para utilização em elementos estruturais esbeltos ou com alta densidade de armaduras. Em relação à resistência à compressão, os valores médios apresentados foram muito bons, inclusive a formulação com 100% de scrap cerâmico (fcm = 47,78 MPa). As formulações de concreto com resíduos foram classificadas como C35 e C40, de acordo com os valores de fck, sendo possível serem utilizados em estruturas. Um aspecto importante observado nos modos de ruptura dos corpos de prova; foi a pequena aderência entre o scrap cerâmico e a argamassa, devido ao esmalte no contorno do resíduo. Quanto à porosidade dos concretos, aqueles com 25%, 75% e 100% de scrap cerâmico na sua composição, apresentaram valores médios inferiores ao concreto de referência.
Acesso aberto (Open Access)
Aplicação da nitretação a plasma na redução da corrosão em pinos anódicos de cubas eletrolíticas de produção de alumínio
(Universidade Federal de Alfenas, 2013-11-29) Barbosa, José De Jesus; Maestrelli, Sylma Carvalho; Ramos, Erika Coaglia Trindade; Gilbertoni, Claudia
Os pinos anódicos de aço baixo carbono são partes constituintes dos anodos das cubas eletrolíticas Soderberg, as quais são utilizadas na produção do alumínio primário, atuando como elemento de sustentação mecânica do bloco anódico e como condutor de corrente elétrica contínua entre as células eletrolíticas, que interligadas, formam um circuito elétrico de corrente contínua, em série. Estes pinos têm como principal parâmetro de determinação de fim de vida útil o desgaste provocado pela corrosão, que, modificando sua geometria, impacta no aumento de perdas elétricas no anodo. A nitretação por plasma é um processo de tratamento de superfície amplamente utilizado para melhorar a fadiga, desgaste e resistência à corrosão dos aços. Neste trabalho foi feito um estudo da caracterização de um pino anódico pós-regime de trabalho, sem tratamento superficial e da nitretação por plasma com e sem pós-oxidação aplicadas a pinos anódicos novos, através de técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura (MEV), dureza e difração de raios X, bem como o estudo do efeito da nitretação com e sem pós-oxidação na redução da corrosão do pino anódico em regime de trabalho, através da análise dimensional. Os resultados mostram a mudança na microestrutura do aço dos pinos durante regime de trabalho e potencial de redução na taxa de desgaste nos pinos tratados, principalmente para os pinos nitretados com pós-oxidação.
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Armazenamento óptico reversível em filmes guest-host contendo compostos azoaromáticos em forma de V dispersos em uma matriz de polimetilmetacrilato
(Universidade Federal de Alfenas, 2019-09-18) Silva, Lidiana Maranesi; Vivas, Marcelo Gonçalves; Poirier, Gaël Yves; Siqueira, Jonathas De Paula
No ramo da ciência e engenharia de materiais podemos destacar o papel importante dos materiais poliméricos que tem sido utilizados no desenvolvimento de diversas tecnologias como diodos emissores de luz orgânicos, dispositivos de armazenamento óptico 2D e 3D, revestimento de materiais e filmes finos. Além disso, polímeros isolantes com propriedades mecânicas interessantes têm sido estudados como matrizes hospedeiras de cromóforos para finalidades ópticas. Dentre estes, podemos destacar o polimetilmetacrilato e suas aplicações tecnológicas em dispositivos ópticos que são o enfoque desse estudo. Neste contexto, o objetivo principal desse trabalho é o desenvolvimento de um dispositivo de armazenamento óptico de informação a partir de um filme guest-host, ou seja, que não possui ligação química entre o cromóforo e a matriz hospedeira, de um cromóforo azoaromático em forma de V (YB3p25/YB3p91). Para tanto, é necessário utilizar uma matriz hospedeira polimérica para o cromóforo que permita o alinhamento dos mesmos em uma região do espaço e ao mesmo tempo não perca a informação gravada. Os filmes poliméricos contendo compostos azoaromáticos (DR13 (material padrão) e um composto a ser avaliado) foram feitos na forma de um filme guest-host visando alto alinhamento molecular após o armazenamento. A gravação de informação ocorre por fotoisomerização (isomerização da molécula com a utilização da energia fornecida pela fonte de luz), dessa forma os cromóforos tendem a ficar alinhados perpendicularmente a direção do campo elétrico da radiação incidente, aumentando o índice de refração nesta direção (birrefringência óptica). A birrefringência foi induzida através de um laser contínuo de diodo verde (532 nm) linearmente polarizado com intensidade variável e um segundo laser de HeNe (632,8 nm) com intensidade baixa foi usado como feixe de leitura. Dessa forma foi possível obter uma memória residual para o filme contendo de (10,1 ± 0,1) %, valor típico desse tipo de filme. Já para o YB3p91 obteve-se o valor de (50,8 ± 0,1) % e o YB3p25 de (49,2 ± 0,1) %, valores acima dos encontrados na literatura para filmes do tipo guest-host.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da atividade fotocatalítica de partículas de WO3:TiO2 obtidas pela técnica de moagem de alta energia
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-02-25) Faleiros, Raphael Rodrigues; Maestrelli, Sylma Carvalho; Pallone, Eliria Maria De Jesus Agnolon; Giraldi, Tania Regina
Os efluentes corantes são tóxicos para os micro-organismos, ecossistema aquático e seres humanos. Neste contexto, formas eficazes de se tratar efluentes industriais têxteis têm sido desejadas na tentativa de se reduzir o risco iminente de contaminação. Um método de tratamento aplicado para este resíduo são os Processos Oxidativos Avançados (POA) através da fotocatálise heterogênea, a qual destaca-se neste cenário atuando na mineralização de efluentes orgânicos, como os corantes. O presente trabalho teve como objetivo a obtenção, caracterização e avaliação de um sistema de óxidos (WO3:TiO2), atuando como fotocatalisador na degradação do corante Rodamina-B. Os pós de diferentes composições mássicas desses óxidos (100, 70, 50, 30 e 0% de WO3) foram processados através da Moagem de Alta Energia (MAE). Os óxidos precursores foram caracterizados através das técnicas de Fisissorção de Nitrogênio, Picnometria a Hélio, Calorimetria Exploratória Diferencial e Termogravimetria (DSC/TG), Difração de Raios X (DRX) e por Microscopia Eletrônica de Varredura com emissão de campo (MEV-FEG). As moagens, para as diferentes composições estudadas, ocorreram a seco nos tempos de 2, 4 e 8 horas. Os pós obtidos pela MAE foram caracterizados por DRX, MEV-FEG, sendo utilizados em ensaios de avaliação fotocatalítica e oxigênio consumido. Os resultados indicaram que os óxidos precursores e os processados em MAE apresentam-se nas fases cristalinas Anatase e Monoclínica, respectivamente, para o TiO2 e o WO3. Os cálculos dos tamanhos de cristalitos realizados para as amostras após moagem indicaram cristalitos na escala nanométrica, variando de 161 a 100 nm. As distribuições e tamanhos médios de partículas foram calculadas a partir das imagens de microscopia, verificando que a moagem propiciou o refinamento dos pós, sendo observado na amostra com 50% de WO3 e 50% TiO2 processada por MAE por 8 horas (50W8), tamanhos médios de 123,68 ± 29,35 nm e 1,05 ± 0,42 µm, respectivamente para as partículas de TiO2 e WO3. Em relação aos ensaios fotocatalíticos, as composições processadas via MAE apresentaram uma melhora na atividade fotocatalítica à medida em que se aumentou o teor de titânia e tempo de moagem. Medidas de oxigênio consumido corroboraram os resultados referentes à degradação parcial do corante durante os ensaios de fotocatálise, atingindo valores de até 87% de degradação. Observou-se ainda que o tempo de moagem, a desaglomeração dos pós obtidos após a MAE, composição química e dureza das matérias primas são fatores de extrema importância em se tratando de fotodegradação e que devem ser estudados em conjunto.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da atividade pozolânica de turfa em cimento Portland
(Universidade Federal de Alfenas, 2017-07-21) Oliveira, Déborah Caroline De; Maestrelli, Sylma Carvalho; Gibertoni, Cláudia; Baruf, Ana Olívia
O cimento é um dos materiais mais utilizados no mundo, sendo amplamente empregado no setor de construção civil. Dentre os tipos de cimento Portland existentes, há o tipo pozolânico, em que um material pozolânico é adicionado ao cimento, cuja principal característica é reagir com o hidróxido de cálcio gerado nas reações de hidratação e formar compostos com propriedades aglomerantes, semelhantes aos compostos gerados na hidratação. A turfa é um composto orgânico formado pela decomposição de matéria vegetal e é amplamente utilizada na agricultura, na indústria metalúrgica e como combustível, e possui uma composição química semelhante às pozolanas usuais, podendo assim, apresentar potencial para ser utilizada como pozolana. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o potencial pozolânico da turfa quando adicionada ao cimento, nas proporções de 5, 10, 15 e 20% em peso, e correlacionar as propriedades finais com as características apresentadas pelos materiais puros, utilizando três cimentos de fabricantes e composições diferentes. Ensaios de fluorescência e difração de raios X foram realizados para a caracterização dos três cimentos em estudo e da turfa isoladamente e além dos ensaios de finura, água na pasta de consistência normal, início e fim de pega, permeabilidade ao ar, massa específica, expansibilidade e resistência à compressão. Já para as composições, foram feitos os ensaios de porosidade e fluorescência de raios X foram realizados a partir das composições envolvendo cimento e turfa para a idade de 28 dias. Foram feitos também ensaio de resistência à compressão e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a combinação das propriedades químicas e físicas de cada um dos cimentos estudados corroboram seu comportamento mecânico e as propriedades finais adquiridas ao longo do processo de cura; os três cimentos, sem adição, apresentam propriedades superiores aos valores estabelecidos por norma. Para o ensaio de resistência à compressão das composições, notou-se que para todos os teores analisados há, independentemente do cimento usado e da idade de rompimento, uma redução de cerca de 70% no valor da resistência mecânica (ao comparar os teores de 5 e 20%), resultando em valores inferiores aos apresentados pelos cimentos puros. Tendo em vista que os valores de porosidade permanecem constantes (em torno de 17%) para todas as composições, pode-se considerar que a turfa, mesmo tendo algumas características químicas semelhantes às pozolanas usuais e apresentando granulometria de acordo com a norma, age como um material inerte, não possuindo atividade pozolânica. Tal fato pode ser explicado pelo teor de sílica presente na turfa (inferior a 30%) que está, parcialmente, em seu estado cristalino, como mostra o DRX, afetando de forma negativa a reação pozolânica. A microscopia eletrônica de varredura confirma os resultados de resistência mecânica obtidos: para o teor de 5% de turfa adicionado ao cimento é possível identificar os produtos da hidratação a partir da microestrutura e da composição química apresentada e quando a adição de turfa é de 20%, há uma mudança drástica na microestrutura para os três cimentos, apresentando áreas que não passaram pelo processo de hidratação.
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
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).
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação do comportamento de resíduo de louça sanitária (Scrap) como agregado de formato homogêneo em variadas formulações de concreto
(Universidade Federal de Alfenas, 2020-12-18) Figueiredo, Evandro Crivelari; Del Roveri, Carolina; Soler, José Gabriel Maluf; Maestrelli, Sylma Carvalho
Muitos resíduos oriundos da fabricação de louças sanitárias são descartados todos os anos. Sendo assim, um plano de reutilização melhoraria os custos no processo, além de ser uma ação ambiental muito positiva. Como principal material na construção civil, tanto nos dias de hoje quanto no passado, o concreto só fica atrás do volume de água usado, justificando assim a importância de estudar e compreender suas funções físicas, químicas e mecânicas quando agregado a outros tipos de materiais. Na atualidade, é sabido que o concreto é utilizado desde pequenos reparos como vedações, até grandes elementos estruturais como estacas, fundações, vigas, pilares e lajes. Visando uma melhor performance da utilização do concreto, hoje composto na sua base por água, agregados miúdos e graúdos e o denominado cimento Portland é que este estudo se baseou. De maneira geral, esta pesquisa tem por objetivo utilizar o chamado Scrap cerâmico - resíduo de louças sanitárias provenientes de danos na produção ou até mesmo sobras e recorte de peças - como agregado graúdo na composição do concreto, em uma mistura com granulometria homogênea, uma vez que se torna um grande problema uma geometria não linear dos grãos de agregado, e posteriormente verificar sua resistência mecânica a compressão das formulações. A pesquisa abordou uma avaliação metodológica quantitativa, juntamente com seus respectivos procedimentos, desde a confecção das composições, passando pela elaboração dos corpos de prova, imersão em tanques de água para atingir maior resistência a compressão, teste de umidade das amostras, análises físicas dos corpos de prova e dos materiais, ensaio de abatimento do concreto e teste de resistência a compressão com o uso de equipamentos específicos. Ao final se classificou as amostras baseadas em suas composições de Scrap variando o percentual de cada uma, sendo o CP-25 (25% Scrap), CP-50 (50% Scrap), CP-75 (75% Scrap) e CP-100 (100% Scrap) bem como uma composição de referência denominada CR, obtendo valores de resistência à compressão que se mostraram excelentes e dentro dos padrões normativos, um destaque para as composições CP-50 e CP-75 obtendo um fc,m de 40,11 e 41,83 MPa respectivamente. As formulações de concreto com resíduos foram classificadas como C30 e C40, de acordo com os valores de fck, sendo possível serem utilizados em estruturas. Os valores das outras composições CR, CP-25 e CP-100 também tiveram bons resultado de fc,m de 37,94, 34,38 e 36,29 MPa respectivamente.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação do efeito da adição de Nb, Ta e Zr na estabilidade do composto Ti6Si2B
(Universidade Federal de Alfenas, 2017-11-30) Magalhães, Ricardo Boueri; Ramos, Erika Coaglia Trindade; Mariano, Neide Aparecida; Nakamatsu, Sandra
De acordo com inúmeras pesquisas em torno de ligas para aplicações estruturais em altas temperaturas, as ligas de titânio possuem um espaço considerável em relação a outras ligas estudadas. O principal campo de aplicação que incentiva estes estudos é a indústria aeronáutica e aeroespacial, a qual busca a melhoria contínua em seus materiais para atender requisitos solicitados em termos de performance e eficiência das aeronaves. Tendo em vista o comportamento das ligas atualmente utilizadas no mercado, as quais operam em alta performance no limite de temperatura estipulados, novas ligas vêm sendo estudadas para aumentar esta faixa de operação que demanda necessidade em se expandir. Neste âmbito, a fase Ti6Si2B possui grande potencial para tal aplicação, porém apresenta uma pequena região monofásica, a qual pode ser expandida e estabilizada com a adição de elementos no sistema ternário Ti-Si-B. Dessa forma, o presente trabalho avalia o efeito da adição de Zr, Nb e Ta, variando a quantidade de Nb e Ta em 2 e 5 %at., na estabilidade do composto Ti6Si2B preparados por moagem de alta energia e subsequente sinterização convencional e por spark plasma sintering (SPS). Foram utilizadas as técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energy dispersive spectroscopy (EDS) para caracterização das fases formadas após moagem de alta energia e posterior sinterização convencional e por SPS. O efeito do tempo de moagem foi evidenciado pela aglomeração das partículas nos períodos iniciais de moagem e posterior refinamento dos pós para os tempos de 420 e 600 min de moagem. As fases Ti5Si3 e TiB foram formadas durante a moagem e a fase Ti6Si2B foi identificada por DRX em altos tempos de moagem e após ambas as sinterizações. Houve uma prevalência das fases βTi, TiB e Ti5Si3 nas amostras sinterizadas convencionalmente e da fase Ti5Si3 na sinterização via SPS. Teores de ferro entre 7 a 10%at. foram encontrados nas amostras sinterizadas convencionalmente e entre 1 a 2%at. via SPS.
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
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 física e fotocatalítica de peças porosas de ZnO obtidas por consolidação por amido
(Universidade Federal de Alfenas, 2021-01-29) Neves, Paula Guimarães; Maestrelli, Sylma Carvalho; Del Roveri, Carolina; Marques, Rodrigo Fernando Costa
Corantes são substâncias utilizadas em processos industriais tais como indústrias têxteis e configuram-se como uma classe de resíduos danosos ao meio ambiente se descartados de maneira inadequada, sobretudo em recursos hídricos. Assim, há uma grande necessidade de aplicar técnicas que permitam realizar a remoção dos corantes dos efluentes industriais, dentre as quais destacam-se os Processos Oxidativos Avançados (POA´s). A fotocatálise heterogênea (um tipo de POA) consiste na ativação por radiação de um semicondutor. Dentro deste contexto, pesquisas que abordem o emprego de peças sólidas porosas para fins fotocatalíticos são ainda pouco encontradas e exploradas. Cerâmicas porosas são tipicamente frágeis; logo, justifica-se a busca por técnicas de conformação e posterior tratamento térmico que permitam um equilíbrio entre porosidade e resistência mecânica. Este trabalho estudou a obtenção de cerâmicas porosas de óxido de Zinco através de uma técnica ainda não explorada para tal aplicação: a consolidação por conformação por amido, e a sua aplicação como catalisadores na degradação fotocatalítica do corante Rodamina B. Peças com diferentes relações mássicas de ZnO e amido - sendo elas 10, 20, 30, 40 e 50% em massa de amido - foram produzidas e caracterizadas a verde. Após tratamento térmico utilizando-se taxa de aquecimento de 1C/ min, patamar de queima de 120 minutos e temperatura de queima a 800C, as peças foram caracterizadas através da determinação de suas propriedades físicas e ensaios fotocatalíticos. A atividade fotocatalítica foi avaliada por meio da decomposição da Rodamina B (RhB), mediante exposição à radiação de luz UV; tendo sido investigada também a influência da proximidade das amostras em relação à fonte de radiação na solução de RhB. A viabilidade da técnica para a obtenção das peças porosas foi comprovada, obtendo-se valores de porosidade aparente de 64,24%. Constatou-se também que quanto maior a proximidade da luz, maior a atividade fotocatalítica para a degradação da RhB utilizando radiação UV, sendo os melhores resultados obtidos em até 79,19%.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação física e fotocatalítica para degradação de corante por meio de peças porosas de ZnO obtidas por rota não convencional
(Universidade Federal de Alfenas, 2022-02-22) Semensato, Lucca Monteiro Silva; Maestrelli, Sylma Carvalho; Gibertoni, Claudia; Freschi, Gian Paulo Giovanni
Os efluentes oriundos de indústrias têxteis são caracterizados como um dos mais poluentes do mundo, uma vez que a sua remoção não é eficiente quando feita por meio dos métodos convencionais utilizados pelas indústrias. Os Processos Oxidativos Avançados (POA´s) são amplamente estudados como alternativas para o tratamento de águas, principalmente por meio da fotocatálise heterogênea - um tipo de POA - que consiste na ativação por radiação de um semicondutor, gerando sítios oxidantes e redutores que irão atuar na degradação dos poluentes. A área superficial de um fotocatalisador é de extrema importância, pois os processos irão se ativar e ocorrer na superfície do material. Desse modo, o emprego de materiais semicondutores, como o ZnO, com elevada porosidade e área superficial, torna-se de suma importância para a eficiência do processo e consequente despoluição de águas. Este projeto visou investigar a viabilidade de produção de peças porosas a verde de Óxido de Zinco (ZnO) por meio da técnica de gelatinização a frio (GF, técnica inédita e em desenvolvimento no laboratório LABMAT da UNIFAL- MG) seguida de queima por rota convencional e por Two Step Sintering (TSS) para aplicação em fotocatálise. Após produzidas por GF, as peças com diferentes composições foram caracterizadas fisicamente; também foi avaliado o potencial de degradação fotocatalítico, utilizando o corante Rodamina-B. Foram obtidas peças com elevada porosidade, entre 45 e 60%, e com resistência mecânica adequada ao manuseio/manipulação, com os melhores resultados sendo alcançados ao se utilizar a queima pela técnica de TSS. Os resultados de degradação fotocatalítica do corante Rh-B mostraram-se promissores, com taxas de degradação acima de 40% nas melhores amostras. Foi possível observar um maior potencial fotocatalítico ao se utilizar 10 ml de solução 0,5M de Rodamina-B nos ensaios fotocatalíticos, com resultados 100% maiores quando comparados à utilização de 15 ml.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação física, mecânica e microestrutural de beta titanato de alumínio sinterizado por técnica convencional e por two-steps sintering
(Universidade Federal de Alfenas, 2020-02-12) Domingos, Gustavo Henrique Dos Santos; Maestrelli, Sylma Carvalho; Roveri, Carolina Del; Gibertoni, Claudia
Os materiais cerâmicos apresentam diversas propriedades interessantes - o que gera uma grande aplicabilidade nos mais variados segmentos industriais. Dentre eles, destaca-se o setor de refratários, em que materiais com propriedades especificas são muito utilizados, como é o caso da tialita (β-Al2TiO5), que possui excelente resistência ao choque térmico, elevado ponto de fusão, baixa condutividade térmica e elétrica, baixo coeficiente de expansão térmica e baixa molhabilidade por metais não-ferrosos fundidos. No entanto, existem dois problemas relacionados a esse material: a decomposição eutetóide em seus óxidos precursores, alumina (Al2O3) e titânia (TiO2), durante o resfriamento após a sinterização na faixa de temperatura entre 750 e 1300ºC e a formação de trincas em sua matriz, também durante o resfriamento, para microestruturas com tamanhos de grãos superiores a 2 mícrons, o que faz com que apresente baixa resistência mecânica. Esse trabalho propôs a obtenção da tialita, em escala nanométrica, a partir de seus óxidos precursores oriundos de moagem de alta energia (MAE) durante 0, 1, 2, 3 e 4 horas, investigando-se três diferentes proporções molares, sendo 55:35, 45:45 e 35:55 a relação alumina:titânia respectivamente, sempre mantendo 10% em mol de MgO. Após a obtenção dos pós em escala nanométrica, pastilhas foram conformadas por meio de prensagem uniaxial, com 129,83 e submetidas à sinterização convencional com patamar de 1550ºC por 2 horas. O mesmo processo de conformação foi aplicado para outra alíquota do pó, oriundo do período de 2 horas de moagem. Essas pastilhas, por sua vez, foram submetidas à sinterização em duas etapas (two-steps sintering) por duas diferentes rotas: a primeira utilizando os patamares de 1450ºC durante 5 min e 1220ºC durante 4 horas; a segunda com os patamares de 1220ºC durante 2 horas e 1450ºC durante 2 horas. Após sua obtenção, os corpos cerâmicos foram caracterizados por DRX, obtendo-se, com êxito, a tialita para todas as composições e rotas de sinterização adotadas. Medidas das propriedades físicas (porosidade e densidade aparente, retração linear diametral), ensaios de compressão diametral e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram realizadas. A partir das análises envolvendo as propriedades e microestruturas obtidas pelas diferentes rotas de processamento, constatou-se que os melhores resultados foram obtidos para a composição com excesso de alumina, destacando-se, ainda, o caso em que foi realizada a sinterização por two-steps sintering, principalmente o primeiro grupo de patamares, para o qual foi possível obter uma alta densidade, baixa porosidade, elevada resistência mecânica (tensão de ruptura de 11,87 MPa e módulo de elasticidade de 0,37 GPa) e microestrutura mais refinada (tamanhos de grãos com média de 2 a 8 mícrons). A composição com excesso de titânia mostrou-se muito inferior às demais composições, apresentando menores resistência mecânica e densidade e elevada porosidade, além de um maior crescimento de grãos e presença acentuada de microtrincas. A técnica de moagem de alta energia aliada à two-steps sintering apresentou resultados muito promissores e interessantes, o que gera uma ampla área de interesse tecnológico a ser ainda mais explorada.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação fotocatalítica de partículas semicondutoras baseadas em óxidos de zinco e cobalto obtidas por moagem de alta energia
(Universidade Federal de Alfenas, 2015-07-07) Dias, Jeferson Almeida; Maestrelli, Sylma Carvalho; Ramos, Erika Coaglia Trindade; Pallone, Eliria Maria De Jesus Agnolon
Corantes são compostos altamente nocivos aos recursos hídricos; assim, inúmeras técnicas vêm sendo desenvolvidas para o tratamento desses. A fotocatálise heterogênea é uma alternativa inovadora nesse aspecto, sobretudo no que se refere à utilização de materiais multicomponentes. O objetivo do presente trabalho foi obter semicondutores baseados em Óxidos de Zinco e Cobalto por meio de Moagem de Alta Energia e avaliar o potencial dos materiais obtidos na degradação fotocatalítica do corante Rodamina B. Após caracterizações físico-químicas dos pós precursores, foi realizada a moagem de alta energia a seco e a úmido (em álcool isopropílico) por 4 e 10 horas. Foi realizado tratamento térmico no sistema multicomponente a fim de compreender seus efeitos nas propriedades fotocatalíticas do material resultante. Os materiais moídos foram caracterizados via difração de raios X, com algumas amostras também avaliadas por análise térmica, Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Energia Dispersiva; os ensaios de fotocatálise foram realizados em reator fotoquímico operante com radiação ultravioleta, enquanto os ensaios de adsorção em um reator fotoquímico operante no escuro. A presença de matéria orgânica residual ao processo de fotocatálise foi avaliada através do método de Análise de Oxigênio Consumido e a formação de subprodutos orgânicos através de Infravermelho por Transformada de Fourier. Os resultados indicaram que o pó do Óxido de Zinco precursor possui tamanho submicrométrico e o Óxido de Cobalto micrométrico. As fases cristalinas identificadas foram a Wurtzita e Espinélio para o óxido de Zinco e Cobalto, respectivamente, fases que persistem após a moagem. A redução no tamanho das partículas foi dependente das condições de moagem, sendo a amostra composta por óxidos de Zinco e Cobalto moída a úmido por dez horas a que apresentou cominuição mais efetiva. O tratamento térmico atuou na formação de uma solução sólida entre os óxidos trabalhados. Foi observado variação na atividade fotocatalítica para as várias condições investigadas, com tempos médios de meia vida do corante entre 7,6 e 165,0 minutos. No sistema composto por óxidos de Zinco e Cobalto, a amostra moída por dez horas a úmido apresentou valor médio para velocidade aparente de reação 56% maior que a mistura precursora. Os melhores resultados em fotocatálise, contudo, foram referentes ao Óxido de Zinco moído a seco por quatro horas, que apresentou velocidade aparente de reação 30% maior que o Óxido de Zinco precursor. Testes de adsorção não demonstraram tendência temporal da fisissorção do corante nos diferentes materiais. Os testes de Oxigênio Consumido e Infravermelho por Transformada de Fourier foram, de forma geral, concordantes entre si inferindo na mineralização do corante.
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.