Comparação dos efeitos de compressão isostática e compressão uniaxial na obtenção da liga NiTi por metalurgia do pó

Several alloys present the shape memory effect and among them, the equiatomic NiTi alloy, nitinol, is the most important one. It is usually used in several engineering applications and also in biomedical devices, in the fabrication of orthodontic wire, stents and Judet staples. Although a considerable amount of these biomedical devices is utilized in Brazil and a fraction of it is already made here, all nitinol used is bought abroad. Thus, it is important to develop the necessary know-how to fabricate NiTi wire and sheet. It would mean less importation with job creation and wealth generation for the country. In this work nitinol was obtained powder metallurgy from elemental powders of Ti and Ni using uniaxial compression and uniaxial compression followed by isostatic compression. The final densities achieved were determined by the Archimedes method. The precipitation of intermetallic secondary phases was studied and the samples were characterized by metallographic analysis, optical microscopy and X-ray diffraction. Results indicated that 50 hours sintering route showed a low amount of intermetallics, and no trace of unreacted powder. XRD and metallography at room temperature indicated B19’ as the predominant phase, which corresponds to martensite. Although density results showed little dispersion, the most dense sample was compacted under uniaxial compression and presented 4.8 g/cm3, corresponding to 20.84% porosity. Density variation was considered normal to the measurement process and independent of the compaction mode

Compressibilidade de um solo sob sistemas de pastejo rotacionado intensivo irrigado e não irrigado

O incremento da produtividade das pastagens tem sido associado ao comportamento à compressão dos solos. Os objetivos deste trabalho foram: quantificar as curvas de compressão e a pressão de preconsolidação em sistemas de pastejo intensivo rotacionado irrigado e não irrigado. Foram coletadas 96 amostras indeformadas de solo em quatro ciclos sucessivos de pastejo instalado com capim Tanzânia (Panicum maximum Jacq.) em um Argissolo Vermelho. Após saturadas com água e equilibradas no potencial (psi): -10 kPa, as amostras foram pesadas e submetidas ao ensaio de compressão uniaxial com a aplicação sucessiva e contínua de pressões de 25, 50, 100, 200, 400, 600, 800, 1.000, 1.300 e 1.600 kPa. Os resultados comprovaram a hipótese de que houve diferença na compressibilidade do solo sob os sistemas de pastejo rotacionado intensivo irrigado e não irrigado. A maior compactação inicial verificada no sistema de pastejo rotacionado intensivo irrigado favoreceu o deslocamento das curvas de compressão uniaxial para valores superiores de densidade do solo. A pressão de preconsolidação foi significativamente superior no quarto ciclo de pastejo no sistema de pastejo rotacionado intensivo irrigado em relação ao sistema pastejo rotacionado intensivo não irrigado.

Compressibilidade de três Latossolos em função da umidade e uso

Por meio do ensaio de compressibilidade, foram estudados os efeitos do manejo e da umidade na pressão de preconsolidação (σp) de três solos: Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Roxo e Latossolo Vermelho-Escuro sob cultura anual, mata natural e pastagem, na região de Lavras (MG), em duas profundidades (0-0,03 e 0,27-0,30 m). Para cada condição, foram coletadas cinco amostras indeformadas e uma deformada, com três repetições. As amostras, indeformadas e com diferentes umidades, foram utilizadas no ensaio de compressão uniaxial, obtendo-se as curvas de compressão, das quais foram extraídas as respectivas pressões de preconsolidação. Com as amostras deformadas, determinaram-se os limites de plasticidade e de contração, textura e matéria orgânica. Os modelos de compactação testados foram baseados na pressão de preconsolidação e na umidade do solo. Para uma mesma condição e profundidade, houve diferença significativa entre os valores dos teores de argila e areia nos três solos. Os valores da densidade do solo inicial (Ds i) foram estatisticamente diferentes para todas as condições na mesma profundidade, exceto na camada de 0-0,03 m para a cultura anual. À medida que a umidade do solo aumentou, a pressão de preconsolidação decresceu exponencialmente, indicando uma redução na capacidade de suporte de carga do solo. O LR apresentou, em geral, maior capacidade de suporte de carga do que o LE e LV. Essa maior capacidade de suporte de carga pode estar associada com o seu maior teor de argila e menor teor de areia. A capacidade de suporte de carga na zona de friabilidade variou de 154 a 167 kPa, para o LV; de 77 a 183 kPa, para o LR, e de 77 a 132 kPa, para o LE. As umidades 0,33 a 0,30 kg kg-1, 0,42 a 0,27 kg kg-1, e 0,35 a 0,33 kg kg-1 correspondem à faixa de friabilidade (LP - LC) do LV, LR e LE, respectivamente. O modelo baseado na história de tensão do solo evidenciou o efeito da compactação causada pelas máquinas de preparo do solo na camada de 0,27-0,30 m, para a cultura anual, enquanto, para a pastagem, ocorreu o efeito do pisoteio do gado na camada de 0-0,03 m.

Efeito do manejo e da umidade no comportamento compressivo de três latossolos

Para analisar o efeito da umidade e do manejo na compressibilidade de três solos: Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Roxo e Latossolo Vermelho-Escuro sob cultura anual, mata natural e pastagem, localizados nos municípios de Lavras e Ijaci (MG), foram coletadas cinco amostras indeformadas e uma deformada em duas profundidades (0-0,03 e 0,27-0,30 m) com três repetições. A análise das amostras indeformadas foi realizada por meio de ensaio de compressão uniaxial sob diferentes umidades, determinando-se então as curvas de compressão. A partir das amostras deformadas, determinaram-se os limites de consistência, análise granulométrica e carbono orgânico. Observou-se que as variações nas propriedades físicas e mecânicas dos solos, induzidas pela sua gênese e manejo, alteraram o comportamento compressivo dos solos, tendo a umidade modificado a forma das curvas de compressão em todos os solos, deslocando-as para a região de maior densidade quando normalizadas, enquanto a densidade inicial controlou a sua posição no eixo da densidade do solo.

Compressibilidade de um Latossolo Vermelho argiloso de acordo com a tensão de água no solo, uso e manejo

Uma das principais conseqüências do manejo inadequado do solo é a sua compactação, que leva à perda da sustentabilidade agrícola. O objetivo deste trabalho foi o de estudar o comportamento compressivo de um Latossolo Vermelho argiloso, sob quatro tensões de água no solo, sob cerrado, sob plantio direto e cultivo convencional, utilizando-se o arado de discos, após duas décadas de uso. Amostras não deformadas foram utilizadas na caracterização da porosidade do solo e nos ensaios de compressão uniaxial. As pressões de preconsolidação e os índices de compressão foram obtidos das curvas de compressão do solo. A densidade do solo foi também avaliada. Amostras deformadas foram utilizadas nas análises físicas e químicas do solo. As tensões de água no solo dentro da faixa compreendida entre capacidade de campo e ponto de murcha permanente e os sistemas de uso e manejo influíram na intensidade de deformação do solo, sendo os valores mais elevados na capacidade de campo do solo (6 kPa) e no cerrado. Os valores de pressões que podem reduzir a porosidade do solo a níveis críticos ao crescimento de plantas variaram em todos os sistemas de manejo, mas apresentaram os menores valores para as condições mais úmidas, sendo função também da porosidade inicial do solo. Independentemente do sistema de manejo, tensão de água e profundidade do solo, os valores percentuais da redução do volume total de poros nas pressões que não provocam compactação adicional do solo (pressão de preconsolidação) foram praticamente constantes e, em geral, abaixo de 10 %.

Consolidômetro: equipamento pneumático-eletrônico para avaliação do estado de consolidação do solo

A obtenção da pressão de preconsolidação (sigmap) se dá a partir de um método denominado ensaio de consolidação, cuja definição consiste no processo de transferência gradual de uma carga aplicada ao solo até que todos os vazios deste sejam comprimidos. O ensaio de consolidação preconiza a utilização de um consolidômetro. Entretanto, esse equipamento não é ainda produzido no Brasil, e os modelos disponíveis para importação são de alto custo. Motivos como estes têm inviabilizado, em alguns casos, o acesso por parte de pesquisadores e agricultores às informações sobre a Capacidade de Suporte de Carga (CSC) do solo. Como alternativa, este trabalho teve por objetivo desenvolver e avaliar um equipamento pneumático-eletrônico que possibilitasse a obtenção de sigmap. O equipamento foi desenvolvido no Núcleo de Estudos de Máquinas e Pneus Agrícolas (NEMPA) da Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista, campus de Botucatu, SP. A sua avaliação se deu por meio de ensaios uniaxiais, os quais foram realizados em corpos-de-prova de duas camadas (superficial e subsuperficial) de um Latossolo Vermelho. O desempenho do equipamento foi constatado durante a sua avaliação; nas curvas de compressão do solo, verificaram-se incrementos dos valores de densidade do solo, isto é, variação no recalque dos corpos-de-prova em função do aumento dos níveis de pressão e de crescentes teores de água. A eficiência do equipamento na realização dos ensaios uniaxiais pôde ser comprovada pelo comportamento diferenciado tanto das curvas de compressão como das equações obtidas para os modelos de capacidade de suporte de carga, as quais foram capazes de detectar os diferentes graus de consolidação, assim como as distintas histórias de tensão da estrutura de cada camada do Latossolo Vermelho.

Desenvolvimento de um consolidômetro pneumático: modelagem da compactação, penetrometria e resistência tênsil de agregados de solo

A compactação é um dos processos responsáveis pela degradação física do solo que pode ocasionar a perda da sustentabilidade da produção agrícola. Assim, é fundamental dispor de estratégias instrumentais para quantificar as propriedades físicas que são influenciadas pela compactação e utilizadas para avaliar a qualidade do solo. Os objetivos deste trabalho foram: desenvolver um consolidômetro com propulsão pneumática de baixo custo; avaliar sua funcionalidade mediante estudo do comportamento compressivo de um Latossolo Vermelho distrófico de textura argilo-arenosa sob plantio direto; e avaliar o potencial de utilização da propulsão pneumática para determinações de resistência do solo à penetração (RP) e de resistência tênsil de agregados (RT). A avaliação do comportamento compressivo do solo foi realizada mediante curvas de compressão, utilizando amostras indeformadas, obtidas das posições de amostragem relativas à linha e à entrelinha da cultura de aveia-preta. Nessas amostras, foram realizados ensaios de compressão uniaxial em condição de teor de água correspondente ao potencial mátrico de -10 kPa, sendo determinados o índice de compressão (IC) e a pressão de preconsolidação (σp), bem como suas relações com outras propriedades físicas do solo. A RP foi determinada em amostras indeformadas de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico de textura franco-arenosa sob citros. Para as determinações da RT foram utilizados agregados de dois solos: um Argissolo Acinzentado distrófico arênico coeso e um Argissolo Amarelo distrófico arênico. Os resultados mostram que a densidade do solo, antes do ensaio de compressão uniaxial, foi maior (p < 0,05) para a entrelinha da cultura de aveia-preta. A curva de compressão foi sensível às alterações estruturais do solo entre as posições de amostragem; a σp e o IC indicaram, respectivamente, maior capacidade de suporte de carga e menor suscetibilidade à compactação (p < 0,05) para a entrelinha da cultura de aveia-preta. A utilização de propulsão pneumática não influenciou os resultados da RP e da RT. Isso permite concluir que a curva de compressão do solo, a RP e a RT podem ser determinadas utilizando o equipamento desenvolvido neste estudo.

Compressibilidade de um Latossolo Amarelo distrocoeso não saturado sob diferentes sistemas de manejo da cana-de-açúcar

Os sistemas de manejo que promovem adição de resíduos de cana-de-açúcar ao solo podem provocar alterações nos parâmetros de compressibilidade. O objetivo deste trabalho foi investigar o comportamento da compressibilidade de um Latossolo Amarelo distrocoeso dos Tabuleiros Costeiros de Alagoas, considerando a adição de resíduos orgânicos em três diferentes sistemas de manejo com cana-de-açúcar. O trabalho experimental foi realizado na Usina Santa Clotilde, localizada no Estado de Alagoas. Foram escolhidas três áreas em talhões com cana-de-açúcar, sendo investigadas: uma área cultivada sob sistema de manejo irrigado (SMI), uma área sob sistema de manejo de fertirrigação com vinhaça (SMV) e uma área sob sistema de manejo com aplicação de vinhaça + torta de filtro (SMVT). Esses sistemas de manejo foram comparados entre si e em relação a uma testemunha-padrão, representada por uma mata nativa (MN). Os três sistemas de manejo sob cultivo da cana-de-açúcar foram implantados quatro anos antes do início da coleta das amostras de solo. Para o ensaio de compressão uniaxial foram coletadas amostras indeformadas, nas profundidades de 0-0,20 e 0,20-0,40 m, com a intervenção de um amostrador metálico. As amostras preparadas foram ensaiadas por compressão uniaxial, nas seguintes umidades gravimétricas: 0,10; 0,14; 0,18; e 0,22 kg kg-1. No ensaio de compressão foram aplicados carregamentos verticais, correspondentes a tensões de 12,5, 25, 50, 100, 200, 400, 800 e 1.600 kPa, e realizadas leituras aos 30 s. Após o ensaio, as amostras foram levadas à estufa, para determinação da umidade gravimétrica. Os resultados foram submetidos à análise de variância e análise de regressão múltipla da tensão de pré-compactação, considerando as seguintes variáveis independentes: densidade do solo (Ds), umidade gravimétrica (Ug), diâmetro médio ponderado de agregados via úmida (DMPu) e energia dissipada (Ed). O solo sob mata nativa apresenta menor capacidade de suporte de cargas nas duas profundidades estudadas, em relação aos três sistemas de manejo sob cultivo com cana-de-açúcar; os sistemas de manejo sob cultivo da cana-de-açúcar aos quais foram adicionados resíduos orgânicos (SMVT e SMV) apresentam menores históricos de tensões; as curvas-limite (SI e LC) podem ser empregadas no planejamento da execução das operações mecanizadas; e a tensão de pré-compactação pode ser predita a partir de propriedades físicas.

PROPRIEDADES MECÂNICAS E PERMEABILIDADE AO AR EM TOPOSSEQUÊNCIA ARGISSOLO-GLEISSOLO: VARIAÇÃO NO PERFIL E EFEITO DE COMPRESSÃO

Uma topossequência apresenta solos com características estruturais e morfológicas distintas que podem alterar a susceptibilidade à deformação estrutural em curtas distâncias espaciais. Os objetivos deste estudo foram avaliar a capacidade de suporte de carga e a suscetibilidade à compactação e mensurar o efeito que cargas acima e abaixo da pressão de preconsolidação causam na permeabilidade ao ar de solos numa topossequência da Depressão Central do Rio Grande do Sul, Brasil. Amostras indeformadas foram coletadas nos horizontes de três perfis de Argissolos (Ap, A1, AB, BA, Bt1 e Bt2; Ap, A1, A2, AB, BA, Bt1 e Bt2; e Ap, A1, BA, Bt1 e Bt2) e dois de Gleissolos (A1, A2, Bg; A, Bg e Cg), no longo de uma topossequência. Essas amostras foram submetidas ao teste de compressão uniaxial, sendo avaliada a permeabilidade ao ar antes e após compressão. Na condição de capacidade de campo, os Gleissolos apresentaram menor suscetibilidade à compactação e maior capacidade de suporte de carga que os Argissolos. O teor de argila esteve diretamente correlacionado com a capacidade de suporte de carga. Portanto, foi inversamente proporcional à suscetibilidade à compactação, exceto em condições de elevada umidade do solo quando a água lubrificou as superfícies aumentando a susceptibilidade à compactação de quaisquer solos. Até 25 kPa de carga ao solo não resultou degradação física do solo, mas quando foram aplicadas cargas de 200 kPa, mesmo na condição de capacidade de campo, houve redução significativa do volume de macroporos e porosidade total em níveis inferiores ao limite crítico (0,10 m3 m-3).

Estudo da morfologia e cristalinidade em polipropileno isotático submetido a deformação uniaxial em temperatura ambiente

A utilidade de alguns polímeros depende principalmente de suas propriedades elétricas, ópticas, bioquímicas e térmicas, porém na maioria dos exemplos a propriedade fundamental para as aplicações reside em suas propriedades mecânicas. Os mecanismos de deformação em polímeros semi-cristalinos são em geral complexos e dependem do arranjo e do tamanho dos cristais. A deformação plástica de polímeros semi-cristalinos é produzida pela força aplicada ao sistema, com modificações de suas propriedades termodinâmicas e morfológicas, obtendo-se materiais com novas propriedades e aplicações. Os sistemas estudados neste trabalho, consistem de amostras de polipropileno isotático, (i-PP) comercial, fornecidas pela OPP Petroquímica (III Pólo Petroquímico – Triunfo / RS). As amostras, na forma de grânulos, foram moldadas pelo processo de injeção onde duas massas molares diferentes foram investigadas. As placas moldadas por injeção, com espessura de aproximadamente 3,0 mm, foram cortadas nas dimensões padrões de 17,2 mm X 4,7 mm e após, deformadas plasticamente por compressão plana uniaxial à temperatura ambiente. A análise da morfologia e cristalinidade deste material foram realizadas utilizando as técnicas de difração raios-X em alto ângulo (WAXD), espalhamento de raios-X em baixo ângulo (SAXS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Através da técnica de WAXD foi possível a identificação das diferentes fases cristalinas α e β do i-PP, antes e depois das amostras serem deformadas por compressão uniaxial. A determinação da cristalinidade foi realizada via difração de raios-X, utilizando as geometrias θ - 2θ e de Debye Scherrer, sendo a quantificação realizada a partir da área dos picos cristalinos obtidos a partir da indexação das reflexões de Bragg, utilizando o programa FULLPROF. Como resultado obtido, foi verificado uma significativa diminuição da cristalinidade com o aumento da deformação por compressão aplicada sobre as amostras. Com as medidas de SAXS, foram observados os perfis de espalhamento anisotrópicos e isotrópicos para as amostras sem deformação para maior e menor massa molar, respectivamente. O período longo (L) do material, definido pela soma da espessura lamelar do cristal (dc) e a espessura da camada amorfa (da), também foi obtido para estas amostras. A deformação causou uma diminuição do L, o que levou a diminuição da dc, seguido pelo aumento da da. Porém, com o aumento da deformação observa-se uma diminuição das intensidades espalhadas em torno do eixo azimutal. Este efeito pode ser atribuído ao aumento da fase amorfa seguido pela diminuição da fase cristalinidade. As modificações morfológicas ocorridas nas estruturas esferulíticas e lamelares foram avaliadas utilizando a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e a Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). O efeito da deformação plana por compressão ficou registrado nas imagens de XXIX MEV e MET, onde verificou-se o alongamento das estruturas esferulíticas na direção de fluxo, seguido da destruição parcial da mesma em deformação por compressão maiores. As imagens obtidas em MEV e MET, foram tratadas a fim de se verificar o grau de orientação e a distribuição da orientação em nível microestrutural por meio do método direto das secantes em um plano e da rosa dos interceptos. Neste caso, quando a rosa apresenta duas pétalas, tem-se um eixo de orientação; com quatro pétalas, dois eixos de orientação, e assim sucessivamente.Em um sistema isométrico sem nenhuma orientação, a rosa dos interceptos apresentará como resultado uma circunferência. Os resultados obtidos para as imagens de MEV e MET em nível esferulítico mostraram que a rosa dos interceptos parte de uma estrutura simétrica com baixo grau de orientação para uma estrutura orientada definida por um sistema de duas pétalas, seguido pelo aumento do grau de orientação para pressões de deformações maiores. Para as imagens de MET em nível lamelar observou-se o aumento do grau de orientação devido o aumento da deformação até 10 MPa. Neste caso, a rosa dos interceptos parte de uma estrutura definida por quatro pétalas (sistema dois eixos de orientação) para uma estrutura de duas pétalas, apresentando um sistema com um eixos de orientação. Porém, para pressões de deformações entre 20-3200 MPa observou-se a diminuição do grau de orientação, pois uma maior desordem é observado nas estruturas devido a amorfização do material, sendo a rosa dos interceptos demostrada por uma estrutura simétrica. Medidas com termopar foram realizadas para verificação do comportamento térmico no momento da deformação. Neste caso, foi verificado um aumento significativo da temperatura com o aumento da deformação. Porém, para as amostras deformadas com 3200 MPa foi observado dois picos de temperatura. Onde o primeiro pico foi atribuído ao comportamento adiabático seguido pela relaxação do material, enquanto o segundo pico foi verificado com grande aumento de temperatura no momento da explosão do material.

Consolidômetro: equipamento pneumático-eletrônico para avaliação do estado de consolidação do solo

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