Estudo da maquinabilidade das ligas Ti-6Al-4V e Co-28Cr-6Mo na fresagem de dispositivos biomédicos

Os estudos de maquinabilidade de biomateriais e outros materiais aplicados na área médica são extensos. Todavia, muitos destes estudos recorrem a modelos de geometria regular e operações elementares de maquinagem. Relativamente a estas, os estudos académicos atualmente disponíveis mostram que a tecnologia preferencial é o torneamento, opção que se fundamenta na simplicidade de análise (corte ortogonal). Saliente-se ainda que, neste contexto, a liga de titânio Ti-6Al-4V constitui o biomaterial mais utilizado. Numa perspetiva complementar, refira-se que as publicações científicas evidenciam que a informação disponível sobre a fresagem Ti-6Al-4V não é muito extensa e a do Co-28Cr-6Mo é quase inexistente. A presente dissertação enquadra-se neste domínio e representa mais uma contribuição para o estudo da maquinabilidade das ligas de Titânio e de crómio-cobalto. A aplicação de operações de maquinagem complexas, através do recurso a programas informáticos de fabrico assistido por computador (CAM), em geometrias complexas, como é o caso das próteses femorais anatómicas, e o estudo comparativo da maquinabilidade das ligas Co-28Cr-6Mo e Ti-6Al-4V, constituem os objetivos fundamentais deste trabalho de doutoramento. Neste trabalho aborda-se a problemática da maquinabilidade das ligas metálicas usadas nos implantes ortopédicos, nomeadamente as ligas de titânio, de crómiocobalto e os aços Inoxidáveis. Efetua-se ainda um estudo da maquinagem de uma prótese femoral com uma forma geométrica complexa, onde as operações de corte foram geradas recorrendo às tecnologias de fabrico assistido por computador (CAD/CAM). Posteriormente, procedeu-se ao estudo da maquinabilidade das duas ligas usadas neste trabalho, dando uma atenção particular à determinação das forças de corte para diferentes velocidades de corte. Para além da monitorização da evolução da força de corte, o desgaste das ferramentas, a dureza e a rugosidade foram avaliadas, em função da velocidade de corte imposta. Por fim, com base nas estratégias de maquinagem adotadas, analisa-se a maquinabilidade e selecionam-se os parâmetros de corte mais favoráveis para as ligas de Titânio e Crómio-cobalto. Os resultados obtidos mostram que a liga de crómio-cobalto induz maior valor de força de corte do que a liga de titânio. Observa-se um aumento progressivo das forças de corte quando a velocidade de corte aumenta, até atingir o valor máximo para a velocidade de corte de 80m/min, após a qual, a força de corte tende a diminuir. Apesar do fabricante das ferramentas recomendar a velocidade de corte de 50 m/min para ambos os materiais, conclui-se que a velocidade de corte de 65 m/min induz o mesmo desgaste na ferramenta de corte no caso da liga de titânio, e menor desgaste no caso da liga de crómio-cobalto.

Estudo da densidade óptica e da resistência à flexão de três pontos em corpos-de-prova fundidos com a liga metálica High Bond (Co-Cr), com secções vertical 90°, diagonal 45° e diagonal 22,5°, soldados pelas técnicas convencional e TIG

Pós-graduação em Odontologia - FOA

Análise mecânica e microestrutural das ligas de cobalto-cromo de uso odontológico após sucessivas refundições

The cobalt-chromium alloy is extensively used in the Odontology for the confection of metallic scaffolding in partial removable denture. During the last few years, it has been reported an increasing number of premature imperfections, with a few months of prosthesis use. The manufacture of these components is made in prosthetic laboratories and normally involves recasting, using parts of casting alloy and parts of virgin alloy. Therefore, the objective of the present study was to analyze the mechanical properties of a commercial cobalt-chromium alloy of odontological use after successive recasting, searching information to guide the dental prosthesis laboratories in the correct manipulation of the cobalt-chromium alloy in the process of casting and the possible limits of recasting in the mechanical properties of this material. Seven sample groups were confectioned, each one containing five test bodies, divided in the following way: G1: casting only with virgin alloy; G2: casting with 50% of the alloy of the G1 + 50% of virgin alloy; G3: casting with 50% of the alloy of the G2 + 50% of virgin alloy; G4: casting with 50% of the alloy of the G3 + 50% of virgin alloy; G5: 50% of alloy of the G4 + 50% of virgin alloy; G6: 50% of alloy of the G5 + 50% of virgin alloy and finally the G7, only with recasting alloy. The modifications in the mechanical behavior of the alloy were evaluated. Moreover, it was carried the micro structural characterization of the material by optic and electronic scanning microscopy, and X ray diffraction.and fluorescence looking into the correlatation of the mechanical alterations with structural modifications of the material caused by successive recasting process. Generally the results showed alterations in the fracture energy of the alloy after successive recasting, resulting mainly of the increasing presence of pores and large voids, characteristic of the casting material. Thus, the interpretation of the results showed that the material did not reveal significant differences with respect to the tensile strength or elastic limit, as a function of successive recasting. The elastic modulus increased from the third recasting cycle on, indicating that the material can be recast only twice. The fracture energy of the material decreased, as the number of recasting cycles increased. With respect to the microhardness, the statistical analyses showedno significant differences. Electronic scanning microscopy revealed the presence of imperfections and defects, resulting of the recasting process. X ray diffraction and fluorescence did not show alterations in the composition of the alloy or the formation of crystalline phases between the analyzed groups. The optical micrographs showed an increasing number of voids and porosity as the material was recast. Therefore, the general conclusion of this study is that the successive recasting of of Co-Cr alloys affects the mechanical properties of the material, consequently leading to the failure of the prosthetic work. Based on the results, the best recommendadition is that the use of the material should be limited to two recasting cycles

Análise mecânica e microestrutural das ligas de cobalto-cromo de uso odontológico após sucessivas refundições

The cobalt-chromium alloy is extensively used in the Odontology for the confection of metallic scaffolding in partial removable denture. During the last few years, it has been reported an increasing number of premature imperfections, with a few months of prosthesis use. The manufacture of these components is made in prosthetic laboratories and normally involves recasting, using parts of casting alloy and parts of virgin alloy. Therefore, the objective of the present study was to analyze the mechanical properties of a commercial cobalt-chromium alloy of odontological use after successive recasting, searching information to guide the dental prosthesis laboratories in the correct manipulation of the cobalt-chromium alloy in the process of casting and the possible limits of recasting in the mechanical properties of this material. Seven sample groups were confectioned, each one containing five test bodies, divided in the following way: G1: casting only with virgin alloy; G2: casting with 50% of the alloy of the G1 + 50% of virgin alloy; G3: casting with 50% of the alloy of the G2 + 50% of virgin alloy; G4: casting with 50% of the alloy of the G3 + 50% of virgin alloy; G5: 50% of alloy of the G4 + 50% of virgin alloy; G6: 50% of alloy of the G5 + 50% of virgin alloy and finally the G7, only with recasting alloy. The modifications in the mechanical behavior of the alloy were evaluated. Moreover, it was carried the micro structural characterization of the material by optic and electronic scanning microscopy, and X ray diffraction.and fluorescence looking into the correlatation of the mechanical alterations with structural modifications of the material caused by successive recasting process. Generally the results showed alterations in the fracture energy of the alloy after successive recasting, resulting mainly of the increasing presence of pores and large voids, characteristic of the casting material. Thus, the interpretation of the results showed that the material did not reveal significant differences with respect to the tensile strength or elastic limit, as a function of successive recasting. The elastic modulus increased from the third recasting cycle on, indicating that the material can be recast only twice. The fracture energy of the material decreased, as the number of recasting cycles increased. With respect to the microhardness, the statistical analyses showedno significant differences. Electronic scanning microscopy revealed the presence of imperfections and defects, resulting of the recasting process. X ray diffraction and fluorescence did not show alterations in the composition of the alloy or the formation of crystalline phases between the analyzed groups. The optical micrographs showed an increasing number of voids and porosity as the material was recast. Therefore, the general conclusion of this study is that the successive recasting of of Co-Cr alloys affects the mechanical properties of the material, consequently leading to the failure of the prosthetic work. Based on the results, the best recommendadition is that the use of the material should be limited to two recasting cycles

Uso agrícola de composto de lixo: efeito do tempo de incubação solo/resíduo na disponibilidade de metal pesado.

O uso agrícola dos compostos de lixo (CL) urbano constitui a alternativa de maior visibilidade técnico-científica-econômica, pois estes são fontes de nutrientes e de matéria orgânica. Entretanto, é importante esclarecer que o uso do CL deve ser regulamentado, disciplinado e orientado tecnicamente por protocolos que definam a sua disposição final prevista em legislação, pois estes materiais podem conter metais pesados, que podem acumular-se nos alimentos e serem ingeridos pelo homem. Dentro desse contexto o trabalho buscou supror a deficiência de conhecimento relativo ao tempo que os metais pesados (Cádmio - Cd, Crômio - Cr, Cobalto- Co, Níquel - Ni e Chumbo - Pb), permanecem disponíveis nos solos após a adição do CL. A estração foi feita pelo método Mehlich-1, quando adicionado o CL incubado em cinco tipos de solos (Latossolo Vermelho-Amarelo, Podzólico Vermelho-Amarelo, Brunizem, planossolo e TerraRoxa Estruturada) de duas profundidades (0-20 e 20-40 cm), utilizando-se quatro doses de CL (0, 25, 50 e 100 t ha -1, em base úmida) e quatro períodos de incubação: 16, 32, 64 e 150 dias. A maioria dos metais pesados teve sua disponibilidade reduzida nos primeiros tempos de incubalção, sendo esse efeito dependente da textura, pH e teor de matéria orgânica do solo. Os dados relativos aos teores totais de metais pesados evidenciaram que o uso continuado de composto de lixo, principalmente nas doses mais elevadas, e em especial para o Cd, pode resultar riscos de contaminação do ambiente pelo efeito cumulativo.

Obtenção de Mo2C com adição de Co por reação gás-sólido em reator de leito fixo

Sulfur compounds emissions have been, on the late years, subject to more severe environmental laws due to its impact on the environment (causing the acid rain phenomena) and on human health. It has also been object of much attention from the refiners worldwide due to its relationship with equipment’s life, which is decreased by corrosion, and also with products’ quality, as the later may have its color, smell and stability altered by the presence of such compounds. Sulfur removal can be carried out by hydrotreating (HDT) which is a catalytic process. Catalysts for HDS are traditionally based on Co(Ni)-Mo(W)/Al2O3. However, in face of the increased contaminants’ content on crude oil, and stricter legislation on emissions, the development of new, more active and efficient catalysts is pressing. Carbides of refractory material have been identified as potential materials for this use. The addition of a second metal to carbides may enhance catalytic activities by increasing the density of active sites. In the present thesis Mo2C with Co addition was produced in a fixed bed reactor via gas-solid reaction of CH4 (5%) and H2(95%) with a precursor made of a mix of ammonium heptamolybdate [(NH4)6[Mo7O24].4H2O] and cobalt nitrate[Co(NO3)2.6H2O] at stoichiometric amounts. Precursors’ where analyzed by XRF, XRD, SEM and TG/DTA. Carboreduction reactions were carried out at 700 and 750°C with two cobalt compositions (2,5 and 5%). Reaction’s products were characterized by XRF, XRD, SEM, TOC, BET and laser granulometry. It was possible to obtain Mo2C with 2,5 and 5% cobalt addition as a single phase at 750°C with nanoscale crystallite sizes. At 700°C, however, both MoO2 and Mo2C phases were found by XRD. No Co containing phases were found by XRD. XRF, however, confirmed the intended Co content added. SEM images confirmed XRD data. The increase on Co content promoted a more severe agglomeration of the produced powder. The same effect was noted when the reaction temperature was increased. The powder synthesized at 750°C with 2,5% Co addition TOC analysis indicated the complete conversion from oxide material to carbide, with a 8,9% free carbon production. The powder produced at this temperature with 5% Co addition was only partially converted (86%)

Efeito da adição de WC e Co na sinterização e propriedades mecânicas da alumina

Composites based on alumina (Al2O3), tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) exhibit specific properties such as low density, high oxidation resistance, high melting point and high chemical inertia. That composite shows to be a promising material for application in various fields of engineering. In this work, the mechanical properties of the composite (Al2O3 – WC – Co), particularly density and hardness, were evaluated according to the effects of the variables of powder processing parameters, green compact and sintered. Powder composites with the composition of 80 wt% Al2O3, 18 wt% WC and 2 wt% Co were processed by high energy ball milling in a planetary mill for 50 hours as well as mixed by manual mixing in a glass vessel with the same proportion. Samples were collected (2, 10, 20, 30, 40 and 50 hours) during the milling process. Then, the powders were compacted in a cylindrical die with 5 mm in diameter in a uniaxial press with pressures of 200 and 400 MPa. The sintering was in two stages: first, the solid phase sintering was performed at 1126 and 1300 °C for 1 hour with a heating rate of 10 °C/min in a resistive furnace under argon atmosphere for green samples compacted in 200 and 400 MPa; the second sintering was performed on dilatometer in solid phase at 1300 °C for green sample compacted in 200 MPa, another sintering also was performed on dilatometer, this time in liquid phase at 1550 °C for green samples compacted in 200 and 400 MPa, with the same parameters used in resistive furnace. The raw materials were characterized by X – ray diffraction (XRD), X – ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and laser particlemeter. The sintered samples were subjected to microhardness testing. The results showed that high energy milling achieved to the objectives regarding the particle size and the dispersion of composite phases. However, the hardness did not achieve to significant results, this is an indication that the composite has low fracture toughness.

Efeito da adição de WC e Co na sinterização e propriedades mecânicas da alumina

Composites based on alumina (Al2O3), tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) exhibit specific properties such as low density, high oxidation resistance, high melting point and high chemical inertia. That composite shows to be a promising material for application in various fields of engineering. In this work, the mechanical properties of the composite (Al2O3 – WC – Co), particularly density and hardness, were evaluated according to the effects of the variables of powder processing parameters, green compact and sintered. Powder composites with the composition of 80 wt% Al2O3, 18 wt% WC and 2 wt% Co were processed by high energy ball milling in a planetary mill for 50 hours as well as mixed by manual mixing in a glass vessel with the same proportion. Samples were collected (2, 10, 20, 30, 40 and 50 hours) during the milling process. Then, the powders were compacted in a cylindrical die with 5 mm in diameter in a uniaxial press with pressures of 200 and 400 MPa. The sintering was in two stages: first, the solid phase sintering was performed at 1126 and 1300 °C for 1 hour with a heating rate of 10 °C/min in a resistive furnace under argon atmosphere for green samples compacted in 200 and 400 MPa; the second sintering was performed on dilatometer in solid phase at 1300 °C for green sample compacted in 200 MPa, another sintering also was performed on dilatometer, this time in liquid phase at 1550 °C for green samples compacted in 200 and 400 MPa, with the same parameters used in resistive furnace. The raw materials were characterized by X – ray diffraction (XRD), X – ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and laser particlemeter. The sintered samples were subjected to microhardness testing. The results showed that high energy milling achieved to the objectives regarding the particle size and the dispersion of composite phases. However, the hardness did not achieve to significant results, this is an indication that the composite has low fracture toughness.

Spectroscopic techniques for characterizing portuguese glazed ceramics:a contribution to the study of ancient faiences of Coimbra

Tese de doutoramento, Física, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2013

Síntese e caracterização de pós Ba(x)Sr(1-x)Co0,8Fe0,2O3- através do método de coprecipitação via oxalato

Ceramic powders based on oxides of perovskite-type structure is of fundamental interest nowadays, since they have important ionic-electronic conductivity in the use of materials with technological applications such as gas sensors, oxygen permeation membranes, catalysts and electrolytes for solid oxide fuel cells (SOFC). The main objective of the project is to develop nanostructured ceramic compounds quaternary-based oxide Barium (Br), Strontium (Sr), Cobalt (Co) and Iron (Fe). In this project were synthesized compounds BaxSr(1-x)Co0, 8Fe0,2O3- (x = 0.2, 0.5 and 0.8) through the oxalate co-precipitation method. The synthesized powders were characterized by thermogravimetric analysis and differential thermal analysis (TGADTA), X-ray diffraction (XRD) with the Rietveld refinement using the software MAUD and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the synthesis technique used was suitable for production of nanostructured ceramic solid solutions. The powders obtained had a crystalline phase with perovskite-type structure. The TGA-DTA results showed that the homogeneous phase of interest was obtained temperature above 1034°C. It was also observed that the heating rate of the calcination process did not affect the elimination of impurities present in the ceramic powder. The variation in the addition of barium dopant promoted changes in the average crystallite size in the nanometer range, the composition being BSCF(5582) obtained the lowest value (179.0nm). The results obtained by oxalate co-precipitation method were compared with those synthesis methods in solid state and EDTA-citrate method

Perfil da nutrição mineral dos rebanhos leiteiros, na microrregião de Castanhal e no município de Uruará, Estado do Pará

O estudo é uma ação de pesquisa do projeto "Sustentabilidade da pecuária leiteira da agricultura familiar da Amazônia Oriental", desenvolvido pela Embrapa Amazônia Oriental e propôs determinar os principais problemas da nutrição mineral nos sistemas de produção leiteira de pequenas e médias propriedades na microrregião de Castanhal (MrC) e no município de Uruará (MuU), Estado do Pará. Como objetivos específicos visou definir as características da suplementação mineral efetuada nas propriedades, bem como analisar o conteúdo mineral das pastagens formadas de Brachiaria brizantha cv. Marandu. Para isso, foram utilizados dois estudos sendo que no primeiro foram definidas as características da suplementação mineral nos sistemas de produção leiteira de ambos os locais estudados através de um questionário/entrevista. Dos dados obtidos pelo questionário/entrevista foram extraídas 22 variáveis consideradas importantes que foram classificadas em quatro grupos principais. Utilizou-se a estatística descritiva aplicando-se o teste de Qui-quadrado ao nível de 5% de probabilidade para determinação das diferenças testadas. No segundo estudo foram colhidas amostras de Brachiaria brizantha cv. Marandu em duas propriedades da MrC e quatro do MuU. As amostras de forragem foram colhidas em dois períodos distintos do ano, final do período seco (novembro/1998) e final do período chuvoso (junho/1999) para determinação de cálcio (Ca), fósforo (P), magnésio (Mg), sódio (Na), potássio (K), cobre (Cu), zinco (Zn), ferro (Fe), manganês (Mn) e cobalto (Co). O delineamento experimental utilizado para a amostragem da forragem foi inteiramente casualisado considerando os dois locais estudados (MrC e MuU) como sendo dois fatores e os dois períodos do ano (chuvoso e seco) foram considerados como sub-parcelas. A análise de variância foi realizada pelo método de mínimos quadrados e o teste F foi utilizado ao nível de 5% para testar os efeitos. O teste de Tukey foi utilizado para comparação das médias. Na microrregião de Castanhal, a Brachiaria brizantha cv. Marandu não atendeu as necessidades de P, Na, Cu e Zn sugeridas para bovinos de corte, categoria vacas em lactação e demonstra a necessidade de suplementação mineral via cocho. Apesar da atividade leiteira ser mais antiga nessa microrregião, os criadores não conseguem distinguir as necessidades diferenciadas de requerimento dentro das categorias de produção animal. Esse desconhecimento deve ser considerado como um importante fator de restrição de produtividade. Particularmente nessa microrregião, a baixa concentração de P na forragem durante o período chuvoso parece agravar o problema da deficiência mineral por se tratar de um período de maior disponibilidade protéicoenergético da forragem, fazendo com que o animal requeira maiores quantidades do elemento fósforo na dieta. No município de Uruará, a Brachiaria brizantha cv. Marandu não atendeu as necessidades de P, Na e Cu, sugeridas pelo NRC (1986) para bovinos de corte, categoria vacas em lactação e demonstra também a necessidade de suplementação mineral via cocho. Nesse município, observou-se um baixo consumo de mistura mineral e as condições dos cochos eram precárias. A localização do cocho dentro do curral e o acesso somente durante o período de ordenha inibiu o consumo de mistura minera!. A freqüência elevada de relatos de apetite depravado, atraso no cio, fratura espontânea, diminuição do apetite e emagrecimento dos animais, são sintomas sugestivos de deficiência clínica de P e Cu sintetizam a baixa qualidade da nutrição dos animais neste local.

Deficiências minerais em vacas em lactação da bacia leiteira do município de Rondon do Pará, estado do Pará

Realizou-se um estudo das deficiências minerais em vacas em lactação de rebanhos leiteiros pertencentes a 13 propriedades da bacia leiteira do município de Rondon do Pará, estado do Pará. Foram determinados os níveis de fósforo (P) no osso, e os níveis de cobre (Cu), cobalto (Co), selênio (Se) e zinco (Zn) no fígado de 47 vacas leiteiras no 2^º terço da lactação. Estas amostras foram coletadas por meio de biópsias realizadas no terço superior da 12^a costela do lado direito e no bordo caudal do lobo caudado do fígado, respectivamente. Os rebanhos eram formados por animais mestiços (Holandes x Zebu), mantidos em sistema de produção extensivo em pastos de Brachiaria brizantha cv Marandu e recebiam suplementação mineral. A mistura mineral em 12 propriedades era do tipo comercial, dita "completa", acrescida de quantidades de NaCl acima do recomendado pelos fabricantes em dez propriedades. Em sete propriedades as misturas minerais eram fornecidas em cochos sem cobertura e em oito, o fornecimento da mistura mineral não era realizado diariamente. Em 11 propriedades, havia históricos clínicos condizentes com deficiências minerais nos rebanhos. Nessas fazendas a retenção de placenta e a osteofagia foram as alterações mais relatadas. Após as análises minerais observou-se deficiência de P em cinco propriedades, de Co em três propriedades, de Se em nove propriedades e de Zn em dez propriedades. Conclui-se que ocorre a deficiência de P, Co, Se e Zn; a suplementação mineral realizada na maioria das propriedades não atendeu as exigências diárias de P, Se e Co, baseadas no consumo estimado de 30 g de NaCl/animal/dia; os cochos pouco adequados ou inadequados para a suplementação, assim como o fornecimento inconstante das misturas minerais possivelmente contribuíram para a deficiência de um ou mais minerais.

Respostas fisiológicas à aplicação de reguladores vegetais e nutrientes em videira ‘crimson seedless'

Pós-graduação em Agronomia (Horticultura) - FCA

Screening da atividade antiproliferativa e investigação toxicológica in vitro e in vivo de compostos de coordenação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Reguladores vegetais e nutrientes minerais no metabolismo de plantas de tomateiro

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)