Microstructure Observation And Mechanical Behavior Modeling For Limnetic Nacre

In the present research, microstructure of a kind of limnetic shell (Hyriopsis cumingii) is observed and measured by using the scanning electron microscopy, and mechanical behavior experiments of the shell nacre are carried out by using bending and tensile tests. The dependence of mechanical properties of the shell nacre on its microstructure is analyzed by using a modified shear-lag model, and the overall stress-strain relation is obtained. The experimental results reveal that the mechanical properties of shell nacre strongly depend on the water contents of the limnetic shell. Dry nacre shows a brittle behavior, whereas wetting nacre displays a strong ductility. Compared to the tensile test, the bending test overestimates the strength and underestimates the Young's modulus. The modified shear-lag model can characterize the deformation features of nacre effectively.

涂层断裂韧性的声发射辅助拉伸测量方法

涂层的断裂韧性与界面结合强度是表征涂层/基体材料体系力学性能的重要指标.但如何准确地测量涂层的断裂韧性和强界面结合的涂层/基体材料体系的界面结合强度至今仍存在困难.以铬涂层/钢基体材料为对象,采用声发射和显微镜实时动态检测技术与拉伸实验相结合的方法,探索了铬涂层的断裂韧性以及铬涂层/钢基体的界面剪切强度.根据相关力学模型和实验测量结果,得到铬涂层在室温下的断裂韧性为27.41J/m~2. 同时,发现在铬涂层裂纹饱和后界面开裂都未发生,获得了该种材料体系界面剪切强度的一个下限值.

Adesão dos cimentos Epiphany SE e iRoot SP: Resistência à tração e mapeamento dentinário por microscopia digital

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da microestrutura dentinária na adesão de cimentos endodônticos modernos através: do desenvolvimento de uma metodologia para caracterizar microestruturalmente a dentina; da avaliação da resistência de união (através de ensaios de tração) dos cimentos endodônticos Epiphany SE, iRoot SP e AH Plus; da correlação dos dados obtidos da caracterização da microestrutura dentinária e dos ensaios de tração. Trinta terceiros molares inclusos, recém extraídos, foram embutidos em resina epóxi e seccionados 0,5mm abaixo da junção esmalte-dentina. Doze amostras foram eliminadas durante à preparação metalográfica devido à exposição da câmara pulpar. De cada dente, uma área de análise (AA) com 3,25 mm de diâmetro foi mapeada utilizando técnicas de microscopia ótica digital para: captura de ~400 imagens formando um mosaico; análise digital de imagens, obtendo os resultados de quantidade de túbulos (QT) e de fração de área de túbulos (FAT) do mosaico; conversão da imagem do mosaico em um mapa colorido em que as cores estão diretamente relacionadas à densidade de área tubular. As dezoito amostras restantes foram divididas em 3 grupos (N=6), de acordo com o cimento utilizado, para confecção dos corpos de prova para os ensaios de tração. Os valores de da resistência de união (RU) obtidos foram analisados estatisticamente com teste não-pareado t com correção de Welch e pelo teste F para comparar variâncias Os dados de FAT e de QT foram submetidos ao teste de D'Agostino & Pearson revelando-se não normais (P>0,05), o que indica grande variabilidade da amostragem. O cimento Epiphany SE apresentou uma resistência de união significativamente menor que o cimento AH Plus (P <0,05). Os corpos de prova do iRoot SP falharam prematuramente e não foram analisados. A aplicação do teste r de Spearman não demonstrou correlação significativa entre FAT e RU (P>0,05). O MEV de pressão variável foi utilizado para avaliar qualitativamente a superfície de fratura após os ensaios de tração. A análise revelou um padrão de fratura mista para o AH Plus e o Epiphany SE, além de diferenças no tamanho e na forma das partículas desses cimentos, o que pode influenciar no comportamento mecânico. Dentro da amostragem realizada, não se encontrou correlação significativa entre microestrutura dentinária e a resistência de união.

Análise técnica do uso de resíduos de poli (tereftalato de etileno) (PET) na indústria têxtil

O aumento no volume de rejeitos industriais e a contínua produção de resíduos de naturezas diversas causam muitas preocupações no âmbito ambiental. Neste contexto, o descarte de embalagens e garrafas de poli(tereftalato de etileno) (PET) tem se tornado um grande problema por conta da pequena atenção que se dá à sua destinação final. Assim sendo, essa pesquisa propõe a análise técnica da utilização de resíduos de PET, oriundos de reciclagem primária, como matéria-prima para a indústria têxtil. Fios de PET reciclado foram comparados aos fios comerciais de poliéster através de diversos ensaios como, por exemplo, resistência à tração e ensaios para solidificação da cor. Ao mesmo tempo, a microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi usada para a investigação da morfologia dos fios e melhor interpretação dos resultados. Pôde ser verificado que os fios de PET reciclado apresentam satisfatório desempenho, embora a resistência mecânica e a solidez a cor à luz sejam inferiores àquelas dos fios convencionais de poliéster.

Influência da variação da intensidade de luz, para uma mesma exposição radiante, no comportamento mecânico de uma resina convencional e de uma resina de baixa contração

O presente estudo teve como objetivo avaliar a influência da variação da intensidade de luz, para uma mesma exposição radiante, na resistência à flexão, na microdureza e na resistência à tração diametral de uma resina convencional e de uma resina de baixa contração. Para a confecção dos corpos de prova foram utilizadas as resinas Filtek Z250 (3M ESPE) e Filtek P90 LS (3M ESPE) fotoativadas por meio dos seguintes protocolos: Convencional (400mW/cm por 60 s), Média intensidade (700mW/cm por 34 s) e Alta intensidade (950mW/cm por 26 s). Todos os corpos de prova receberam a mesma exposição radiante de 24J/cm. A resistência à flexão foi avaliada por meio do ensaio de flexão três pontos. Para este ensaio foram confeccionados trinta corpos de prova de cada material (n=10) com dimensões de 10mm x 2mm x 1mm. A avaliação da microdureza Knoop foi obtida a partir de seis discos de cada resina com 5mm de diâmetro por 2mm de espessura (n=2), sendo realizadas cinco indentações em cada espécime. Trinta corpos de prova cílindricos de cada compósito (n=10) com 3mm de diâmetro por 6mm de altura foram confeccionados para a realização do teste de tração diametral. A análise estatística dos resultados obtidos foi realizada por meio do teste de análise de variância (ANOVA) e do teste de múltiplas comparações de Tukey (p < 0.05). A resistência à flexão da resina P90 não foi influenciada de forma significativa pelas diferentes formas de ativação, enquanto a Z250 obteve resultados significantemente maiores para o protocolo de alta intensidade em relação ao convencional. Em todas as intensidades de luz, os resultados da Z250 foram significativamente maiores que os da P90. A microdureza da resina P90 foi estatisticamente maior para o grupo de média intensidade em relação aos outros, já a Z250 não obteve resultados com diferença estatística em relação às formas de ativação. Para a mesma irradiância, a Z250 obteve maiores valores de microdureza do que a P90, com exceção para o protocolo de média intensidade em que não houve diferença estatística entre os materiais. Os valores de resistência à tração não foram influenciados de forma significativa nem pelas diferentes intensidades de luz, nem pelos materiais utilizados. A influência da variação da intensidade de luz depende do tipo de compósito utilizado e da propriedade mecânica avaliada.

Influência de tratamentos térmicos nas propriedades mecânicas e metalúrgicas em liga odontológica à base de níquel-cromo.

É crescente a preocupação com o desenvolvimento de materiais adequados a trabalharem interagindo com o corpo humano. Diversas pesquisas têm sido realizadas no desenvolvimento de biomateriais aplicáveis na odontologia, este empenho é justificável pelo grande número de intervenções cirúrgicas para extração de dentes realizadas em todo o mundo. Durante o processo de fabricação de reconstruções dentárias, que utilizam sistemas metalocerâmicos, é utilizado um tratamento térmico que tem a função de promover a adesão da porcelana ao metal. Entretanto, sabe-se que tratamentos térmicos podem alterar a microestrutura do material metálico, modificando suas propriedades. Este trabalho avaliou as modificações causadas em propriedades mecânicas e microestruturais da liga à base de níquel (FIT CAST-SB) utilizada para fins odontológicos, quando a mesma é submetida ao tratamento térmico para adesão da porcelana (denominado de queima). A liga foi inicialmente fundida através da técnica de centrifugação e cera perdida. Posteriormente, um grupo de amostras (grupo TT) foi submetido ao tratamento térmico de queima para adesão da porcelana e o outro grupo (grupo F), permaneceu apenas submetido ao processo de fundição. Os grupos F e TT foram submetidos a ensaio de tração. Nos grupos F e TT, e no material como recebido pelo fabricante (grupo CR), foram realizados ensaios de microdureza e caracterização microestrutural, esta ultima através da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os grupos F e CR foram submetidos à análise química quantitativa (em um espectrômetro de emissão atômica) e semi-quantitativa por um sistema de Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) acoplado ao MEV, sendo que esta ultima técnica também foi aplicada ao grupo TT. A técnica de tratamento digital de imagem foi aplicada às micrografias dos grupos F e TT, para a determinação de possíveis modificações quantitativas nas fases presentes, antes e após o tratamento térmico. Todos os resultados dos ensaios foram submetidos ao teste de hipótese nula (H0), para a distribuição t de Student. Concluiu-se que, para as amostras testadas, o limite de resistência foi superior ao fornecido pelo fabricante, respectivamente 559,39 e 545,55 MPa para os grupos F e TT, contra 306 MPa do fabricante. Enquanto o limite de escoamento foi ligeiramente inferior, 218,71 e 240,58 MPa para os grupos F e TT, respectivamente, contra 258 MPa do fabricante. Os resultados de microdureza ficaram entorno de 70HV, superior aos 21HV fornecido pelo fabricante. Pode-se afirmar, com 95% de confiabilidade, que não houve variação nas propriedades mecânicas e na microestrutura (quantidades de fases presentes e tamanho) antes e após a queima para adesão da porcelana, para os corpos de prova testados. A microestrutura da liga, quando observada em MEV no modo elétrons retroespalhados (modo BSE), é formada por uma matriz de estrutura dendrítica e coloração cinza, uma segunda fase interdendrítica de coloração branca e aspecto rendilhado, e precipitados de coloração preta, apresentando também porosidades.

Microstructures and mechanical properties of the Mg-4.5Zn-xGd (x = 0, 2, 3 and 5) alloys

Microstructures and mechanical properties of the peak-aged Mg-4.5Zn-xGd (x = 0, 2, 3 and 5 wt.%) alloys have been investigated. The results showed that grain size increased with increasing Gd. Phase analysis showed that MgZn2 phase was observed in the Mg-4.5Zn alloy. While with Gd additions, Mg3Gd and Mg3Gd2Zn3 phases formed, and the volume fraction of the Mg3Gd2Zn3 phase increased with increasing Gd. Tensile test results indicated that the optimal mechanical properties were obtained in the Mg-4.5Zn-2Gd alloy, and the ultimate tensile strength and yield strength were 215 MPa and 121 MPa, respectively.

Novel Method for Preparation of Polypropylene Blends with High Melt Strength by Reactive Compounding

Ultrafine full-vulcanized polybutadiene rubber(UFBR) with particle sizes of ca. 50-100 nm were used for modifying mechanical and processing performances of polypropylene(PP) with PP-g-maleic anhydride(PP-g-MA) as a compatibilizer for enhancing the interfacial adhesion between the two components. The morphology, dynamical rheology response and mechanical properties of the blends were characterized by means of SEM, rheometer and tensile test, respectively.

Microstructures and mechanical properties of extruded Mg-8Gd-0.4Zr alloys containing Zn

Microstructures and mechanical properties of the Mg-8Gd-xZn-0.4Zr (x = 0, 1 and 3 wt.%) alloys in the as-cast, as-extruded and extruded-T5 conditions, have been investigated. The peak-aged Mg-8Gd-1Zn-0.4Zr alloy during isothermal ageing at 423 K acquires highest mechanical properties, with the highest ultimate tensile strength and yield tensile strength of 314 and 217 MPa, respectively. Addition of Zn has obvious effect on age hardening responses, especially for 1 wt.% Zn addition. It is due to a uniform distribution of beta' phase which can impede the movement of dislocations. However, addition of 3 wt.% Zn to the Mg-8Gd-0.4Zr alloy leads to a precipitation of Mg3Zn3Gd2 phase (W-phase). This phase is incoherent with interface of the matrix and becomes cores of the fracture in tensile test at room or elevated temperature.

Study of the miscibility and thermodynamics of cellulose diacetate-poly(vinyl pyrrolidone) blends

The miscibility of blends of cellulose diacetate (CDA) and poly(vinyl pyrrolidone) (PVP) was extensively studied by means of differential thermal analysis and dynamic mechanical thermal analysis, tensile test, measuring viscosity of diluted and concentrated solutions of blends in acetone-ethanol mixture and morphological observations. A single glass transition temperature is observed, which is intermediate between the glass transition temperatures associated with each component and depends on composition. A synergism in mechanical properties of blends was found. The absolute viscosity and the intrinsic viscosity of solutions of blends are much higher than the weight average values of solutions of CDA and PVP. Optically clear and thermodynamically stable films were formed in the composition range of CDA/PVP = 100/0 to 50/50w/w. Fourier transform infrared was used to investigate the nature of CDA-PVP interaction. Hydrogen bonds were formed between hydroxyl groups of CDA and carbonyl groups of PVP. Heats of solutions of CDA/PVP blends and their mechanical mixtures were measured by using a calorimeter. Mixing enthalpy obtained with Hess's law approach was used to quantify interaction parameters of this blending system. It was found that mixing enthalpies and interaction parameters were negative and composition dependent. (C) 1997 Elsevier Science Ltd.

Effect of mechanical deformation on permeation of hydrogen in iron

Rate of hydrogen permeation was measured under static as well as dynamic mechanical deformation conditions, Cylindrical tensile test specimens were used for the study and hydrogen permeation was measured electrochemically, It was observed that the hydrogen diffusivity decreased as plastic deformation increased for the static deformation experiments while elastic deformation had no significant effect on diffusivity but increased the steady state permeation flux, For the dynamic loading experiment, an elastic deformation increased the hydrogen permeation rate almost linearly. Onset of plastic deformation led a sudden decrease of permeation rate and the reduced rate was rapidly recovered when the plastic deformation ceased. These rapid changes in the permeation rates were explained that the absorbed hydrogen was trapped by dislocations and creation rate and density of dislocations changed drastically when plastic deformation started and stopped.

岩石类材料静态、动态拉伸弹性模量测试方法研究——以巴西圆盘试验和霍普金森压杆、效应为手段

As we all know, rock-like materials will absolutely show very different mechanical properties under the compressive stress and tensile stress respectively. Similarly, under the dynamic compressive stress or dynamic tensile stress, the characteristics of the dynamics showed by the rock-like materials also have great differences from the mechanical behavior under static force. Studying their similarities and differences in rock mechanics theory and practical engineering will be of great significance. Generally, there are compression modulus of elasticity and tensile modulus of elasticity corresponding to compressive stress state and the tensile stress state in the rock. Both the two kinds of elastic modulus play an extremely important role in calculation of engineering mechanics. Their reliability directly affects the accuracy and reliability of the calculation results of internal stress field and displacement field of engineering rock mass. At present, it is easy to obtain the compression modulus of elasticity in laboratory; but it is very difficult to determine the tensile modulus of elasticity with direct tensile test due to that direct tensile test is difficult to perform in laboratory in general. In order to solve this problem, this thesis invents and develops several indirect test methods to determine the static or dynamic tensile modulus of elasticity of rock-type materials with high reliability and good interoperability. For the static tensile modulus of elasticity, the analytical stress field solution has been given out for the Brazilian disc under the radial and linear concentration load with Airy stress function method. At the same time, the stress field has been modeled for the Brazilian disc test by using the finite element software of ANSYS and ADINA. The analytical stress field solution is verified to be right by comparatively researching the analytical stress field solution and the numerical stress field solution. Based on the analytical stress field solution, this thesis proposes that a strain gauge is pasted at the Brazilian disc center along the direction perpendicular to the applied force to indirectly determine the static tensile modulus of elasticity, and related measurement theory also has been developed. The method proposed here has good feasibility and high accuracy verified by the experimental results. For the dynamic tensile modulus of elasticity, two measuring methods and theories are invented here. The first one is that the Split Hopkinson Pressure Bar is used to attract the Brazilian disc to generate the dynamic load, make the dynamic tensile stress is formed at the Brazilian disc center; and also a strain gauge is pasted at the Brazilian disc center to record the deformation. The second is that, in the Hopkinson effect phenomenon, the reflection tensile stress wave is formed when the shock wave propagates to the free end of cylindrical rock bar and reflect, which can make the rock bar is under dynamic tensile stress state; and some strain gauges are pasted at the appropriate place on the rock bar to record the strain coursed by the tensile or compressive stress wave. At last, the dynamic tensile modulus of elasticity can be determined by the recorded strain and the dynamic tensile stress which can be determined by related theories developed in this thesis.

Degradation of poly-L-lactide. Part2 : increased temperature accelerated degradation

Poly-L-lactide (PLLA) is one of the most significant members of a group of polymers regarded as bioresorbable. The degradation of PLLA proceeds through hydrolysis of the ester linkages in the polymer's backbone; however, the time for the complete resorption of orthopaedic devices manufactured from PLLA is known to be in excess of five years in a normal physiological environment. To evaluate the degradation of PLLA in an accelerated time period, PLLA pellets were processed by compression moulding into tensile test specimens, prior to being sterilized by ethylene oxide gas (EtO) and degraded in a phosphate-buffered solution (PBS) at both 50°C and 70°C. On retrieval, at predetermined time intervals, procedures were used to evaluate the material's molecular weight, crystallinity, mechanical strength, and thermal properties. The results from this study suggest that at both 50°C and 70°C, degradation proceeds by a very similar mechanism to that observed at 37°C in vitro and in vivo. The degradation models developed also confirmed the dependence of mass loss, melting temperature, and glass transition temperature (Tg) on the polymer's molecular weight throughout degradation. Although increased temperature appears to be a suitable method for accelerating the degradation of PLLA, relative to its physiological degradation rate, concerns still remain over the validity of testing above the polymer's Tg and the significance of autocatalysis at increased temperatures.

Microabrasion : A novel method to assess surface degradation of UHMWPE following sterilisation and ageing

The ageing behaviour of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) has been studied following gamma irradiation (25 or 40 kGy) in air. Accelerated ageing procedures used elevated temperature (70°C) and/or pressurised oxygen (5 bar). Shelf-aged UHMWPE was also studied. The variation in surface density and mechanical properties were determined following the various sterilisation and ageing treatments. Microabrasive wear testing was also performed. Wear rates were found to correlate well with stress at break for sterilised and aged UHMWPE but not with elongation to failure. It is proposed that the wear mechanism is fracture dominated and occurs following some disentanglement of the polymer chains. Wear also depends upon embrittlement of the surface layer due to its processing and ageing. Elongation to failure in a tensile test is not a good measure of this embrittlement whereas the microabrasion test provides more surface sensitive information concerning this property.

Effect of postweld heat treatment on the microstructure and cyclic deformation behavior of laser-welded NiTi-shape memory wires

NiTi wires of 0.5 mm diameter were laser welded using a CW 100-W fiber laser in an argon shielding environment with or without postweld heat-treatment (PWHT). The microstructure and the phases present were studied by scanning-electron microscopy (SEM), transmission-electron microscopy (TEM), and X-ray diffractometry (XRD). The phase transformation behavior and the cyclic stress–strain behavior of the NiTi weldments were studied using differential scanning calorimetry (DSC) and cyclic tensile testing. TEM and XRD analyses reveal the presence of Ni4Ti3 particles after PWHT at or above 623 K (350 °C). In the cyclic tensile test, PWHT at 623 K (350 °C) improves the cyclic deformation behavior of the weldment by reducing the accumulated residual strain, whereas PWHT at 723 K (450 °C) provides no benefit to the cyclic deformation behavior. Welding also reduces the tensile strength and fracture elongation of NiTi wires, but the deterioration could be alleviated by PWHT.