Análise de um sistema de evacuação de produtos da combustão de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval

De modo a eliminar a propagação de fissuras ocorridas em condutas de evacuação de produtos da combustão de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval, neste estudo é feita a avaliação de diferentes geometrias alternativas para a estrutura mencionada, assim como se avalia a possibilidade de substituição local, nas zonas críticas, do material actualmente utilizado na conduta por uma nova liga de alta resistência. A possibilidade de utilizar um novo aço inoxidável austenítico Cr-Mn, de alta resistência (ThyssenKrupp, 2009), está a ser estudada e alguns resultados experimentais efectuados a este material, obtidos a temperatura ambiente e a alta temperatura, são apresentados. Este trabalho pode ser dividido em duas partes principais. Uma primeira parte onde se apresenta a análise experimental realizada e uma segunda parte, que trata a simulação numérica da conduta por elementos finitos. Na análise experimental foram realizados ensaios de tracção uniaxial, ensaios de dureza e de caracterização geométrica do cordão de soldadura de ligações soldadas de tipo topo a topo entre o aço AISI 316L e o aço Cr-Mn. Alguns dos resultados experimentais obtidos em provetes soldados com combinações dos materiais de base, aço AISI316L e Cr-Mn, a 24ºC e 350ºC, são: a tensão de cedência do aço Cr-Mn é cerca de 66% e 35% mais elevada que a obtida para o aço AISI 316L, a 24 e 350ºC, respectivamente; a tensão de rotura é também 33% e 19% mais elevada que o aço AISI 316L, para as mesmas temperaturas. Os ensaios de dureza revelam valores médios que estão de acordo com as propriedades mecânicas obtidas à temperatura ambiente. Tendo como referência os resultados experimentais obtidos para as propriedades mecânicas dos materiais, assim como a distribuição de temperaturas e de pressão interna devido aos gases resultantes da combustão, foi feita a simulação numérica de diferentes geometrias da conduta, tendo sido determinado o nível das tensões presentes na superfície da conduta. A distribuição de temperatura e pressão introduzidas nas análises numéricas foram calculadas e verificada a sua validade por comparação com os resultados obtidos por (Cruz, 2009). Os resultados das análises numéricas sugerem que a alteração da geometria actual da conduta pode ser benéfica uma vez que as tensões principais máximas induzidas na estrutura podem diminuir mais de 26%, quando comparadas com as tensões termomecânicas induzidas na geometria actual da conduta.

Propagação de fendas por fadiga quando sujeitas a carregamentos em Modo I ou Modo III

A propagação de fenda sob fadiga pode ser observada em vários componentes mecânicos, que podem ser feitos de chapa fina ou espessa (ou cascas) e, consequentemente, serem sujeitos a estado plano de tensão ou estado plano de deformação, respectivamente. As cargas aplicadas num corpo sólido que contém um entalhe estreito ou uma fenda aguda irão induzir uma zona de escoamento limite de material com uma dimensão que dependerá das propriedades mecânicas do material, bem como a espessura do corpo, o comprimento de fenda e a intensidade das cargas aplicadas. A propagação da fenda pode então ocorrer sob modo I, II, III ou modo misto. Esta tese apresenta as funções integrais JI, JII e JIII , que foram correlacionadas com os factores de intensidade de tensão KI, KII e KIII, para provetes CT espessos e finos. A avaliação dos valores do Integral-J foi feita para diferentes comprimentos de fenda, ao longo da frente de fenda, usando o Método dos Elementos Finitos (MEF), com nós colapsados e intermédios deslocados a ¼ do comprimento da aresta, com o objectivo de simular a singularidade na extremidade da fenda. A interacção entre os modos de abertura, corte e rasgamento é também discutida. Adicionalmente, a propagação de fenda sob o modo I e o modo III foi determinada experimentalmente, à temperatura ambiente, para um aço inoxidável austenítico Cr-Mn de alta resistência.

Comparative study on the doping effect of 3d elements in Bi(1.5)Pb(0.2)Sr(2)Ca(2)Cu(2.8)M(0.2)O(y) (M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni, or Zn)

With XRD, R-T, and ac chi measurements a comparative study on the doping effects of 3d elements in Bi(1.5)Pb(0.2)Sr(2)Ca(2)Cu(2.8)M(0.2)O(y) (M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, or Zn) has been carried out. The effects of the former five members are significantly different, both on phase formed and on T-c, from the latter four. It seems that the effect on phase stabilization correlates with the valency of the doped cation. In connection with the instability of the 2223 phase, the correlation has been discussed.

Composition-controlled metal-insulator transitions and minimum metallic conductivity in the oxide systems LaNi1-xMxO3 (M = Cr, Mn, Fe, or Co)

The composition-controlled metal-insulator transition in the perovskite systems LaNi1-xMxO3 (M = Cr, Mn, Fe, and Co) has been investigated by transport measurements over the temperature range 12-300 K. These systems, which have critical electron densities (nc) in the range (1-2) -1020 electrons cm-3, exhibit sharp metal-insulator transitions at the base temperature. The corresponding minimum metallic conductivity (Ï-min), separating the localized and itinerant electronic regimes, is of the order of 102 ohm-1 cm-1. Particular attention is paid to the idea of Ï-min scaling with nc, and our present results are compared with earlier studies of the metal-insulator transition in low (e.g., Ge:Sb) and high (e.g., metal-ammonia, supercritical Hg) electron-density systems. A link is established between the transport and magnetic properties of the title systems at the metal-insulator transition.

Effect of increased manganese addition and mould type on the slurry erosion characteristics of Cr-Mn iron systems

The wear resistance of high chromium iron is well recorded. However, the same is not the case as regards the use of manganese at higher percentages in high chromium irons and its influence on wear behaviour. Hence, this work highlights the slurry wear characteristics of chromium 16–19%) iron following the introduction of manganese at two levels i.e. 5 and 10%. It is known that the wear properties are dictated by the microstructural features. To alter the structure, the cooling rate of casting has been varied by adopting two different types of moulds (i.e. sand and metal) and subsequently subjecting to thermal treatment. The as-cast and heat treated samples are examined for microstructure and then evaluated for hardness and slurry erosion properties. As the manganese content is increased from 5 to 10%, the hardness showed a decrease in value both in the as-cast and heat treated conditions. The slurry erosion loss, expectedly, showed an increase irrespective of the sample condition (i.e. mould type/heat treatment adopted). The findings are corroborated with the microstructural features obtained through optical and scanning electron microscopy.

Thermodynamic measurements of b.c.c. Cr-Mn solid solutions at 1373 K

Thermodynamics of Cr-Mn alloys have been studied by Eremenko et al (l) using a fused salt e.m.f.technique. Their results indicate positive deviations from ideality at 1023 K. Kaufman (2) has independently estimated negative enthaipy and excess entropy for the b.c.c. Cr-Mn alloys, such that at high temperatures, the entropy term predominates over the enthalpy term giving positive deviations from ideality. Recently the thermodynamic properties of the alloys have been measured by 3acob (3) using a Knudsen cell technique in the temperature range of 1200 to 1500 K. The results indicate mild negative deviations from ideality over the entire composition range. Because of the differences in the reported results and Mn being a volatile component in the alloys which leads to surface depletion under a dynamic set up, an isopiestic technique is used to measure the properties of the alloys.

Synthesis of new (Bi, La)(3)MSb(2)O(11) phases (M = Cr, Mn, Fe) with KSbO(3)-type structure and their magnetic and photocatalytic properties

Synthesis and structure of new (Bi, La)(3)MSb(2)O(11) phases (M = Cr, Mn, Fe) are reported in conjunction with their magnetic and photocatalytic properties. XRD refinements reflect that Bi(3)CrSb(2)O(11), Bi(2)LaCrSb(2)O(11), Bi(2)LaMnSb(2)O(11) and Bi(2)LaFeSb(2)O(11) adopt KSbO(3)-type structure (space group, Pn (3) over bar). The structure can be described through three interpenetrating networks where the first is the (M/Sb)O(6) octahedral network and other two are the identical networks having Bi(6)O(4) composition. The magnetic measurements on Bi(2)LaCrSb(2)O(11) and Bi(2)LaMnSb(2)O(11) show paramagnetic behaviour with magnetic moments close to the expected spin only magnetic moments of Cr(+3) and Mn(+3). The UV-Visible diffuse reflectance spectra are broad and indicate that these materials possess a bandgap of similar to 2 eV. The photocatalytic activity of these materials has been investigated by degrading Malachite Green (MG) under exposure to UV light.

Knudsen effusion measurements on Cr Mn alloys

The equilibrium partial pressures of Mn over bcc Cr--Mn alloys have been measured using Knudsen cell technique in the temp. range 1200-1500K. The alloys in particulate form were contained in thoria crucibles inside Knudsen cells made of tungsten. The rates of mass loss of each cell under vacuum was monitered as a function of time at constant temp. using a microbalance. Activities exhibit mild negative deviations from Raoult's law, contrary to indications from an earlier study using a fused salt emf technique. The Cr--Mn system is characterized by negative enthalpy and excess entropy of mixing. There is close similarity between the composition dependence of enthalpy and excess entropy. These findings suggest strong vibrational and negligible magnetic contributions to excess entropy of mixing in bcc phase at high temp. 10 ref.--AA

Catalytic reduction of NO, by CO on hydrotalcites-derived mixed oxides CoAlM and MgAlM (M = Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu)

Two series of mixed oxides, CoAlM and MgAlM (M = Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu), were prepared by calcining their corresponding hydrotalcite-like compounds (HTLc). The ratio of Mg: Al: M (or Co: Al: hi) was 3:1:1. The catalytic activity of all samples for the reaction of NO + CO was investigated. The results showed that the activity of CoAlM was much higher than that of MgAlM. The structure and the property of redox were characterized by XRD and H-2-TPR. The results indicated that only MgO phase was observed after calcining MgAlM hydrotalcites, and the transition metals became more stable. The spinel-like phase appeared in all of CoAlM samples after the calcination, and the transition metals were changed to be more active, and easily reduced. The activities of three series of mixed oxides CoAlCu obtained from different preparation methods, different ratio of Co:Al: Cu and at different calcination temperatures, were studied in detail for proposing the mechanism of reaction. The ability of adsorption of NO and CO were investigated respectively for supporting the mechanism.

First-principles study of the inversion thermodynamics and electronic structure of FeM2X4 (thio)spinels (M = Cr, Mn, Co, Ni; X = O, S)

FeM2X4 spinels, where M is a transition metal and X is oxygen or sulfur, are candidate materials for spin filters, one of the key devices in spintronics. We present here a computational study of the inversion thermodynamics and the electronic structure of these (thio)spinels for M = Cr, Mn, Co, Ni, using calculations based on the density functional theory with on-site Hubbard corrections (DFT+U). The analysis of the configurational free energies shows that different behaviour is expected for the equilibrium cation distributions in these structures: FeCr2X4 and FeMn2S4 are fully normal, FeNi2X4 and FeCo2S4 are intermediate, and FeCo2O4 and FeMn2O4 are fully inverted. We have analyzed the role played by the size of the ions and by the crystal field stabilization effects in determining the equilibrium inversion degree. We also discuss how the electronic and magnetic structure of these spinels is modified by the degree of inversion, assuming that this could be varied from the equilibrium value. We have obtained electronic densities of states for the completely normal and completely inverse cation distribution of each compound. FeCr2X4, FeMn2X4, FeCo2O4 and FeNi2O4 are half-metals in the ferrimagnetic state when Fe is in tetrahedral positions. When M is filling the tetrahedral positions, the Cr-containing compounds and FeMn2O4 are half-metallic systems, while the Co and Ni spinels are insulators. The Co and Ni sulfide counterparts are metallic for any inversion degree together with the inverse FeMn2S4. Our calculations suggest that the spin filtering properties of the FeM2X4 (thio)spinels could be modified via the control of the cation distribution through variations in the synthesis conditions.

Comportamento plástico do aço inoxidável austenítico em baixa temperatura

Ensaios de tração uniaxiais foram empregados para deformar aços inoxidáveis austeníticos do tipo 304, em diferentes temperaturas abaixo da ambiente (de 77 K a 300 K). A relação entre a estabilidade da austenita e o encruamento, em função da temperatura de teste, é discutida quanto à transformação martensítica induzida por deformação e ao deslizamento de discordâncias na austenita. em curvas tensão-deformação que assumem a equação de Ludwik sigma = sigmao + képsilonn, na qual sigma é a tensão verdadeira e e a elongação plástica verdadeira, um modo conveniente para analisar o encruamento é por meio do diagrama log dsigma / dépsilon versus log épsilon. O aspecto significativo é a variação da taxa de encruamento dsigma / dépsilon com a elongação plástica verdadeira nas diferentes temperaturas. As mudanças no comportamento do encruamento motivando até três estágios de deformação são associadas a diferentes processos microestruturais. A transformação martensítica pode ser considerada como um processo de deformação que compete com o processo usual de deslizamento. A investigação desses estágios, na região plástica, produz uma referência qualitativa de como diferentes fatores, tais como o grau de deformação, temperatura e composição química da austenita, afetam a transformação austenita-martensita.

Caracterização de camadas nitrocementadas por plasma produzidas no aço inoxidável austenítico AISI 316L

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Caracterização fenotípica e genotípica de bactérias recuperadas de implante ortopédico de conjunto placa-parafuso e parafuso de aço inoxidável austenítico após remoção cirúrgica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)