Projeto, construção de equipamento para obtenção de compósitos de matriz metálica particulados, utilizando o processo de fundição com agitação mecânica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento e caracterização de um compósito matriz metálica (CMM): aço EUROFER97 reforçado com Carbeto de Tântalo - TaC

Steel is an alloy EUROFER promising for use in nuclear reactors, or in applications where the material is subjected to temperatures up to 550 ° C due to their lower creep resistance under. One way to increase this property, so that the steel work at higher temperatures it is necessary to prevent sliding of its grain boundaries. Factors that influence this slip contours are the morphology of the grains, the angle and speed of the grain boundaries. This speed can be decreased in the presence of a dispersed phase in the material, provided it is fine and homogeneously distributed. In this context, this paper presents the development of a new material metal matrix composite (MMC) which has as starting materials as stainless steel EUROFER 97, and two different kinds of tantalum carbide - TaC, one with average crystallite sizes 13.78 nm synthesized in UFRN and another with 40.66 nm supplied by Aldrich. In order to improve the mechanical properties of metal matrix was added by powder metallurgy, nano-sized particles of the two types of TaC. This paper discusses the effect of dispersion of carbides in the microstructure of sintered parts. Pure steel powders with the addition of 3% TaC UFRN and 3% TaC commercial respectively, were ground in grinding times following: a) 5 hours in the planetary mill for all post b) 8 hours of grinding in the mill Planetary only for steel TaC powders of commercial and c) 24 hours in the conventional ball mill mixing the pure steel milled for 5 hours in the planetary mill with 3% TaC commercial. Each of the resulting particulate samples were cold compacted under a uniaxial pressure of 600MPa, on a cylindrical matrix of 5 mm diameter. Subsequently, the compressed were sintered in a vacuum furnace at temperatures of 1150 to 1250 ° C with an increment of 20 ° C and 10 ° C per minute and maintained at these isotherms for 30, 60 and 120 minutes and cooled to room temperature. The distribution, size and dispersion of steel and composite particles were determined by x-ray diffraction, scanning electron microscopy followed by chemical analysis (EDS). The structures of the sintered bodies were observed by optical microscopy and scanning electron accompanied by EDS beyond the x-ray diffraction. Initial studies sintering the obtained steel EUROFER 97 a positive reply in relation to improvement of the mechanical properties independent of the processing, because it is obtained with sintered microhardness values close to and even greater than 100% of the value obtained for the HV 333.2 pure steel as received in the form of a bar

Processamento semissólido de liga hipoeutética AlSi reforçada com Al203

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento e caracterização de um compósito matriz metálica (CMM): aço EUROFER97 reforçado com Carbeto de Tântalo - TaC

Steel is an alloy EUROFER promising for use in nuclear reactors, or in applications where the material is subjected to temperatures up to 550 ° C due to their lower creep resistance under. One way to increase this property, so that the steel work at higher temperatures it is necessary to prevent sliding of its grain boundaries. Factors that influence this slip contours are the morphology of the grains, the angle and speed of the grain boundaries. This speed can be decreased in the presence of a dispersed phase in the material, provided it is fine and homogeneously distributed. In this context, this paper presents the development of a new material metal matrix composite (MMC) which has as starting materials as stainless steel EUROFER 97, and two different kinds of tantalum carbide - TaC, one with average crystallite sizes 13.78 nm synthesized in UFRN and another with 40.66 nm supplied by Aldrich. In order to improve the mechanical properties of metal matrix was added by powder metallurgy, nano-sized particles of the two types of TaC. This paper discusses the effect of dispersion of carbides in the microstructure of sintered parts. Pure steel powders with the addition of 3% TaC UFRN and 3% TaC commercial respectively, were ground in grinding times following: a) 5 hours in the planetary mill for all post b) 8 hours of grinding in the mill Planetary only for steel TaC powders of commercial and c) 24 hours in the conventional ball mill mixing the pure steel milled for 5 hours in the planetary mill with 3% TaC commercial. Each of the resulting particulate samples were cold compacted under a uniaxial pressure of 600MPa, on a cylindrical matrix of 5 mm diameter. Subsequently, the compressed were sintered in a vacuum furnace at temperatures of 1150 to 1250 ° C with an increment of 20 ° C and 10 ° C per minute and maintained at these isotherms for 30, 60 and 120 minutes and cooled to room temperature. The distribution, size and dispersion of steel and composite particles were determined by x-ray diffraction, scanning electron microscopy followed by chemical analysis (EDS). The structures of the sintered bodies were observed by optical microscopy and scanning electron accompanied by EDS beyond the x-ray diffraction. Initial studies sintering the obtained steel EUROFER 97 a positive reply in relation to improvement of the mechanical properties independent of the processing, because it is obtained with sintered microhardness values close to and even greater than 100% of the value obtained for the HV 333.2 pure steel as received in the form of a bar

Avaliação do efeito de particulados sólidos na eficiência de um inibidor de corrosão recomendado para meios salinos com CO2

The main problem on the exploration activity on petroleum industry is the formation water resulted on the fields producing. The aggravating of this problem is correlated with the advancing technologies used on the petroleum extractions and on its secondary approach objecting the reobtainment of this oil. Among the main contaminants of the water formation are corrosives gases such as: O2, CO2 and H2S, some solids in suspension and dissolved salts. Concerning to those gases the CO2 is the one that produce significant damage for carbon steel on corrosion process of the petroleum and gas industries. Corrosion inhibitors for carbon steel in formation water is one of the most used agents in control of those damages. In this context, the poor investigations of carbon steel corrosion proceeding from solids in suspension is an opened field for studies. On this work the inhibitor effect of the commercial CORRTREAT 703 was evaluated on some specific solids in suspension at saline medium containing 10.000 ppm of de-aerated chloride using CO2 until non oxygen atmosphere been present. For that, quartz, calcium carbonate, magnetite and iron sulphide were subjected to this investigation as the selected solids. The effect of this inhibitor on corrosion process correlated with those specific solids, was measured using electrochemical (resistance of linear polarization and galvanic pair) and gravimetrical techniques. During all the experimental work important parameters were monitored such as: pH, dissolved oxygen, temperature, instantaneous corrosion rate and galvanic current. According to the obtained results it was proved that the suspension solids calcium carbonate and iron sulphide decrease the corrosion process in higher pH medium. Meanwhile the quartz and magnetite been hardness increase corrosion by broking of the passive layer for erosion. In the other hand, the tested inhibitor in concentration of 50 ppm, showed to be effective (91%) in this corrosion process

Investigação reológica e análise mecânica de compósitos não-newtonianos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação do efeito de particulados sólidos na eficiência de um inibidor de corrosão recomendado para meios salinos com CO2

The main problem on the exploration activity on petroleum industry is the formation water resulted on the fields producing. The aggravating of this problem is correlated with the advancing technologies used on the petroleum extractions and on its secondary approach objecting the reobtainment of this oil. Among the main contaminants of the water formation are corrosives gases such as: O2, CO2 and H2S, some solids in suspension and dissolved salts. Concerning to those gases the CO2 is the one that produce significant damage for carbon steel on corrosion process of the petroleum and gas industries. Corrosion inhibitors for carbon steel in formation water is one of the most used agents in control of those damages. In this context, the poor investigations of carbon steel corrosion proceeding from solids in suspension is an opened field for studies. On this work the inhibitor effect of the commercial CORRTREAT 703 was evaluated on some specific solids in suspension at saline medium containing 10.000 ppm of de-aerated chloride using CO2 until non oxygen atmosphere been present. For that, quartz, calcium carbonate, magnetite and iron sulphide were subjected to this investigation as the selected solids. The effect of this inhibitor on corrosion process correlated with those specific solids, was measured using electrochemical (resistance of linear polarization and galvanic pair) and gravimetrical techniques. During all the experimental work important parameters were monitored such as: pH, dissolved oxygen, temperature, instantaneous corrosion rate and galvanic current. According to the obtained results it was proved that the suspension solids calcium carbonate and iron sulphide decrease the corrosion process in higher pH medium. Meanwhile the quartz and magnetite been hardness increase corrosion by broking of the passive layer for erosion. In the other hand, the tested inhibitor in concentration of 50 ppm, showed to be effective (91%) in this corrosion process

Influência de agentes clareadores na rugosidade de compósitos dentários

O clareamento dental é o meio disponível mais simples, comum e conservador para o cirurgião-dentista proporcionar aos pacientes o padrão de cor de seus dentes mais desejado. Em alguns casos, os dentes que vão ser clareados podem apresentar restaurações realizadas com compósitos dentais, que são mais suscetíveis a alterações químicas, quando comparados a outros materiais restauradores. Alguns estudos mostraram que diferentes concentrações de agentes clareadores levaram a um aumento significativo da rugosidade superficial e das porosidades em compósitos dentais. Este estudo avaliou o efeito de dois agentes clareadores (Whiteness HP Blue 20%, Whiteness HP Max) sobre a rugosidade superficial de dois compósitos dentais, um micro-híbrido (Esthet X, Denstply) e outro nanoparticulado (Z 350, 3M ESPE). Um total de oito corpos de prova (9 x 2 mm) foram confeccionados com auxílio de uma matriz de teflon, sendo divididos em 4 grupos (Esthet X + Whiteness HP Blue 20%; Esthet X + Whiteness HP Max; Z 350 + Whiteness HP Blue 20%; Z 350 + Whiteness HP Max), sendo n=2. Os corpos de prova foram armazenados em saliva artificial neutra e, após 24 horas, foram polidos com discos de óxido de Alumínio (Sof-lex, 3M ESPE). Após sete dias de imersão salivar, cada corpo de prova foi levado a um microscópio de força atômica para obtenção do valor inicial de rugosidade superficial (Ra em nm). Em seguida, sem remover o corpo de prova do microscópio, o agente clareador foi aplicado sobre a superfície do corpo de prova, segundo as instruções do fabricante, de modo que permitisse uma posterior observação da mesma área do corpo de prova observada inicialmente, para obtenção do valor final de rugosidade superficial. Imagens em duas e três dimensões foram obtidas de cada corpo de prova para observação de alterações da topografia. Os resultados foram tratados estatisticamente por ANOVA e pelo teste de contraste Student-Newman-Keuls (p < 0,05). Não houve alteração significativa na rugosidade superficial (Ra) dos corpos da prova de compósitos micro-híbrido e nanoparticulado, submetidos aos agentes clareadores Whiteness HP Blue 20% e Whiteness HP Maxx. No entanto, independente do agente clareador utilizado, foram observadas maiores alterações topográficas nas imagens de microscopia de força atômica da superfície do compósito micro-híbrido do que nas imagens do nanoparticulado.

Materiais compósitos biocidas baseados em resinas reticuladas contendo nanopartículas de prata

Nesta dissertação, duas resinas reticuladas comerciais (denominadas, AmberliteGT73 e AmberliteIRC748) foram empregadas para suportar partículas de prata. Os grupos tiol da GT73 e ácido iminodiacético da IRC748 presentes nessas resinas foram empregados para a fixação de íons Ag+ a partir de solução aquosa. Posteriormente, os íons Ag+ foram reduzidos pelo emprego de três redutores diferentes em pH alcalino, denominados hidrazina, hidroxilamina e formaldeído (pH  12). A morfologia e a impregnação de prata dos materiais binários assim obtidos foram avaliadas por meio de microscópio eletrônico de varredura equipado com detector de elétrons retro-espalhados (SEM-BSE). O detector de espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDAX) acoplado ao SEM permitiu a observação de partículas de prata. Os espectros de raios-X revelaram a presença do metal nas superfícies interna e externa das microesferas dos compósitos. A quantidade de prata incorporada foi determinada pelo método titulométrico, empregando solução padrão de tiocianato de potássio. As características antibactericidas dos compósitos foram avaliadas em colunas contendo pérolas de resina por onde foram percoladas suspensões da bactéria Escherichia coli auxotrópica AB1157 (tipo selvagem) nas concentrações de 103 a 107 células/mL. A avaliação biocida mostrou que estes materiais foram completamente bactericidas, sendo efetivos na eliminação da bactéria em poucos minutos. Esta ação biocida foi atribuída à combinação da atuação da prata e dos grupos funcionais das resinas

Avaliação da biodegradabilidade de compósitos à base de poliéster e amido com fibra de coco verde

Os materiais poliméricos tem sido uma das causas dos problemas ambientais discutidos em todo mundo nos últimos tempos. Como uma das soluções para esse problema, estão os polímeros biodegradáveis que são materiais que se degradam pela ação de microorganismos. Uma Indústria sediada no Brasil lançou recentemente um poliéster biodegradável que surge boa alternativa para o crescimento no mercado dos polímeros biodegradáveis, principalmente por possuir em sua composição matéria prima de fonte renovável. Neste trabalho foram preparados compósitos com matriz de poliéster biodegradável e fibra de coco verde com e sem modificação química por acetilação em misturador interno Haake. Foi estudada a biodegradabilidade em solo simulado do polímero puro e de seus compósitos e foram avaliadas as propriedades térmicas, morfológicas e mecânicas do polímero puro e de alguns de seus compósitos. O teste de biodegradabilidade foi feito pelo enterro das amostras em solo simulado por períodos distintos, variando de duas a dezessete semanas, seguindo a Norma ASTM G 160 03. Após cada período de teste, as amostras foram retiradas do solo e analisadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e análise mecânica de tração. Os resultados obtidos indicaram que tanto o polímero puro quanto os seus compósitos sofreram biodegradação, a presença da fibra apenas atrasa o processo de biodegradação, as fibras de coco tiveram uma boa afinidade com a matriz polimérica, a incorporação de 5% fibra de coco na matriz torna o compósito mais rígido e a incorporação da fibra e o processo de biodegradação alteram as características da fase cristalina no material polimérico.

Preparação e avaliação biocida de compósitos à base de resinas reticuladas contendo nanopartículas de prata

Neste trabalho, foram utilizadas três resinas reticuladas comerciais de troca iônica e caráter ácido à base de estireno e divinilbenzeno: AmberliteGT73 da Rohm and Haas Co. com grupo tiol, Lewatit VPOC1800 da Bayer Co. com grupo sulfônico e Amberlyst 15WET da Rohm and Haas Co. também com grupo sulfônico. As citadas resinas comerciais foram escolhidas por apresentarem grande capacidade de troca iônica, estabilidade e grupos funcionais de interesse para a introdução de íons Ag+. As resinas foram tratadas com ácido clorídrico para garantir as formas ácidas de seus grupos funcionais e em seguida a redução dos íons Ag+, provenientes de solução de nitrato de prata, foi realizada in situ pela hidroxilamina em presença de solução protetora de colóide composta por 2-hidróxi-etil-celulose e gelatina 1:1. Alguns parâmetros foram modificados durante a redução dos íons Ag+ a Ag0, como por exemplo, o tempo de adição da solução redutora de hidroxilamina, a solução utilizada para controle do pH, e condições do repouso após o controle do pH. Após a incorporação das nanopartículas de prata, tanto as resinas comerciais quanto o produto final foram caracterizados por titulometria, fluorescência de raios-x, análise termogravimétrica, análise elementar, grau de inchamento, difração de raios-x, microscopias ótica e eletrônica. A avaliação da atividade biocida foi realizada através do método da contagem em placas utilizando-se uma cepa de Escherichia Coli ATCC25922TM em concentrações de 103 a 107 células/mL. Todos os compósitos obtidos mostraram atividade bactericida significante, sendo que foi possível perceber que a ação bactericida dos compósitos está relacionada com a presença de prata na forma metálica e a características como tamanho, formato e dispersão das partículas na matriz polimérica. Para efeito de comparação, foram realizados ensaios bactericidas com os copolímeros de partida e assim foi comprovado que a ação bactericida pôde ser atribuída somente às nanopartículas de prata

Morfologia e biodegradação de compósitos de poli(ε-caprolactona) com fibra de coco verde

Neste trabalho foram analisadas a morfologia e a biodegradação de compósitos de poli(ε-caprolactona) com fibras provenientes da casca de coco verde. Parte destas fibras foi submetida à modificação química por meio da reação de acetilação. A avaliação da morfologia foi realizada nas amostras de poli(ε-caprolactona) puro e seus compósitos antes e após o teste de biodegradação. O teste de biodegradação foi feito pelo enterro das amostras em solo simulado por períodos distintos, variando de vinte a trinta semanas, seguindo a Norma ASTM G 160 03. Após cada período de teste, as amostras foram retiradas do solo e analisadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), calorimetria diferencial de varredura (DSC), difratômetro de raios X (DRX) e ressonância magnética nuclear (RMN) de baixo campo no estado sólido. Pelas análises, foram verificados perda de massa, alteração morfológica da superfície e variação no percentual de cristalinidade das amostras. O PCL e os compósitos sofreram biodegradabilidade e a presença das fibras retarda ligeiramente esse processo

Avaliação da biodegradação de compósitos de poliéster e amido com fibra de coco verde em solo simulado e ambiente marinho

A utilização de polímeros biodegradáveis é uma das formas de minimizar o grande volume de descartes de materiais poliméricos que tendem a aumentar cada vez mais causando dano ao meio ambiente. Existem vários métodos de avaliação de biodegradação de polímeros que podem contribuir para o desenvolvimento de novos materiais biodegradáveis. Nessa dissertação foi avaliada a biodegradação do compósito de matriz de polímero comercial à base de poliéster e amido e fibra de coco verde. Foram usados dois métodos, em solo simulado e em ambiente marinho. A biodegradação dos compósitos foi avaliada através das análises de: Perda de massa, Microscopia ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA) e Espectroscopia na região do Infravermelho (FTIR). Além disso, foi realizada uma comparação entre desempenho de biodegradação do material nos dois ambientes. A velocidade de biodegradação no ambiente marinho é maior do que no solo simulado

Elaboração e avaliação da biodegradabilidade de compósitos à base de poliéster e amido com palha de milho

O uso de polímeros e de compósitos biodegradáveis se apresenta como uma solução para o problema gerado pelo descarte de grandes quantidades de resíduos plásticos no ambiente. Os polímeros convencionais, além de não biodegradáveis, tem como fonte um material não-renovável, o petróleo. Os polímeros biodegradáveis, produzidos a partir de materiais renováveis, frequentemente apresentam como desvantagem o alto custo e propriedades nem sempre satisfatórias. Neste contexto, os compósitos poliméricos se apresentam como uma alternativa, pela possibilidade de incorporar cargas, tanto de origem vegetal como mineral, para alterar propriedades, adequando-as à finalidade do material. Além disso, para viabilizá-los economicamente, há o uso de cargas de baixo custo, como resíduos agrícolas. Neste estudo foram elaborados compósitos de poli(adipato-co-tereftalato de butileno) e amido (ECOBRAS) com palha de milho, em diferentes concentrações. Foi utilizada a palha de milho in natura, resíduo agrícola abundante, como forma de reduzir os custos e aumentar a proporção de produtos naturais usados, considerando que o ECOBRAS já possui amido em sua composição. O ensaio de tração e análises de DSC, TGA, FTIR, MO e MEV foram utilizadas para caracterizar e avaliar as propriedades dos compósitos. A matriz polimérica e os compósitos foram submetidos ao ensaio de biodegradabilidade através do enterro em solo simulado, segundo a norma ASTM G 160-03, por períodos variando de 2 a 15 semanas. Após cada período de enterro, foram determinadas a perda de massa e a morfologia dos corpos de prova e foram realizadas análises de TGA e FTIR. Os compósitos apresentaram menor resistência à tração que a matriz polimérica. No ensaio de biodegradabilidade, todos os compósitos foram considerados biodegradáveis, embora o acréscimo de palha tenha aumentado o tempo de degradação

Estudo da inspeção e caracterização de materiais compósitos por ultrassom

O presente trabalho foi desenvolvido com o intuito de estudar a utilização do método de ensaio não destrutivo de ultrassom para inspecionar e caracterizar materiais compósitos. Os objetivos principais da pesquisa foram medir a espessura, encontrar e dimensionar delaminações em reparo de material compósito laminado para tubulações e medir a velocidade do som no concreto para o cálculo do módulo de elasticidade. Inicialmente foram estudados os parâmetros físicos relevantes inerentes a cada material para o método de ultrassom, para então estabelecer uma metodologia de inspeção. A técnica de pulso-eco foi capaz de encontrar as descontinuidades no compósito laminado. Para a determinação do módulo de elasticidade do concreto, a técnica de transmissão foi utilizada obtendo-se resultados satisfatórios.