Mestrado em Engenharia de Materiais

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Avaliação da susceptibilidade ao trincamento a frio na zona termicamente afetada de juntas heterogêneas soldadas com liga UNS N06625
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-03-27) Nunes, Reginaldo Matias; Vaz, Cláudio Turani; http://lattes.cnpq.br/5386844601893935; http://lattes.cnpq.br/0967494933706010; Vaz, Cláudio Turani; Castro, Carlos Alberto Carvalho de; Bracarense, Alexandre Queiroz
A susceptibilidade ao trincamento por hidrogênio em soldas tem sido foco de extensos estudos visando compreender suas causas, comportamento e, principalmente, métodos de prevenção. Este fenômeno complexo está intrinsecamente ligado à microestrutura do material, às tensões residuais induzidas pela soldagem e à presença de hidrogênio. Em aços carbono e de baixa liga, a propensão ao trincamento é diretamente associada ao teor de carbono e a elementos de liga, quantificados pelo carbono equivalente; quanto maior seu valor, maior a susceptibilidade. Contudo, em juntas soldadas com ligas UNS N06625, a elevada solubilidade do hidrogênio absorvido na matriz austenítica confere a esses materiais uma menor propensão a essa forma de trincamento. Apesar disso, em uniões de tubulações de aço baixa liga, como DNV 450 ou API 5L X65, revestidas internamente com liga UNS N06625, a zona termicamente afetada (ZTA) do aço base não compartilha da mesma alta solubilidade de hidrogênio devido à sua microestrutura predominantemente ferrítica. Reconhecendo essa particularidade, os códigos de fabricação para dutos submarinos offshore estabelecem requisitos específicos, como o teor máximo de hidrogênio de 4 ml/100 g de metal depositado pelos consumíveis de soldagem, visando mitigar a provável ocorrência de trincas nessa região. O presente trabalho investigou a susceptibilidade ao trincamento da ZTA, utilizando eletrodos com níveis controlados de umidade no revestimento — fator determinante para o aporte de hidrogênio durante a soldagem — e determinando o hidrogênio difusível conforme as normas AWS A4.3 e ISO 3690 por cromatografia gasosa. Observou-se que o aumento da umidade absorvida pelo revestimento não elevou o teor de hidrogênio difusível medido. Mesmo nas condições de maior umidade, os valores se mantivessem abaixo dos limites normativos, que normalmente se situam entre H4 e H16 para eletrodos com revestimentos básicos. O teste de susceptibilidade ao trincamento foi conduzido diretamente por meio do ensaio Tekken, aplicado em todas as condições de umidade avaliadas. Os resultados demonstraram a ausência de trincas na zona termicamente afetada (ZTA), sugerindo que, mesmo com o aumento da umidade no revestimento, sob condições severas, o hidrogênio foi provavelmente retido na matriz austenítica do metal de solda, sem comprometer a integridade da ZTA.
Análise das propriedades ópticas das tintas para cobertura do papel em função do seu envelhecimento e do mineral utilizado
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-03-26) Lima, Flaudilenio Eduardo; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Silva, Bruno Cordeiro; http://lattes.cnpq.br/1868816663610134; http://lattes.cnpq.br/1868816663610134; http://lattes.cnpq.br/7163799149078144; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Silva, Bruno Cordeiro; Lopes, Wellington; Antonino, Leonardo Dalseno; Silva, Philipe Augusto Pocidonio
A crescente demanda por revestimentos de papel com alto desempenho óptico tem impulsionado a busca por pigmentos com propriedades ópticas aprimoradas, tais como opacidade, brilho e alvura, essenciais para o desempenho gráfico e visual durante o processo de impressão. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo avaliar as alterações nas propriedades ópticas das tintas aplicadas em revestimentos de papéis em função do envelhecimento acelerado e do mineral utilizado na camada de cobertura. Foram investigados caulim, dióxido de titânio, carbonato de cálcio, gesso e talco, inicialmente caracterizados por fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX) e espectrometria UV–Vis. As análises por UV–Vis revelaram elevados valores de reflectância na região do visível (400–720 nm), com aproximadamente 85% para o caulim, valores superiores a 90% para o carbonato de cálcio, gesso e talco, e próximos de 100% para o dióxido de titânio, confirmando a adequação desses minerais para aplicações em revestimentos de papel. A partir desses materiais, foram preparadas formulações de revestimento, convertidas em pastilhas e submetidas a caracterizações estruturais, químicas, morfológicas e ópticas. As amostras foram então expostas a um processo de envelhecimento acelerado em câmara climática, sob condições controladas de radiação UV, temperatura e umidade, por um período de cinco meses, com avaliações periódicas, utilizando espectrometria UV–Vis, difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS) e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Os resultados pós-envelhecimento foram comparados aos dados iniciais, permitindo avaliar a estabilidade óptica, a preservação das fases cristalinas e as alterações microestruturais e químicas das tintas formuladas. De modo geral, os minerais apresentaram estabilidade estrutural, enquanto as alterações ópticas dependeram do tipo de pigmento, destacando-se o dióxido de titânio, caulim e o talco como sendo os sistemas de maior estabilidade. Esses resultados contribuem para uma melhor compreensão da durabilidade e do desempenho óptico de revestimentos minerais aplicados a papéis.
Proposição de materiais alternativos para o sistema de escapamento automotivo com base nas atuais concentrações dos gases de emissões em motores abastecidos com etanol
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-05-06) Silva, Rafael Lúcio Nascimento; Padula, Flávio Renato de Góes; http://lattes.cnpq.br/4801461064304302; http://lattes.cnpq.br/0302970674896566; Padula, Flávio Renato de Góes; Dumont, Marcello Rosa; Lima, Frederico Romagnoli Silveira
O aumento do uso de etanol em motores flex no Brasil, aliado ao endurecimento das normas de emissões (PROCONVE L8), tornou crítica a seleção de materiais para sistemas de escapamento, devido à exposição dos Gases Orgânicos não Metano (NMOG), especialmente aldeídos capazes de induzir corrosão em aços inoxidáveis. Este trabalho investigou como NMOG provenientes da combustão de etanol hidratado afetam materiais metálicos de escapamentos e identificou alternativas mais adequadas. Ensaios em dinamômetro, com análise por FTIR, permitiram quantificar formaldeído, acetaldeído, etanol e hidrocarbonetos totais. A partir desses dados, uma adaptação da NBR 6601 foi desenvolvida para calcular NMOG em testes de motor. As emissões variaram entre 28 mg/s a 45 mg/s, totalizando 2,52g a 4,05 g por ensaio de 90 s. O acetaldeído atingiu 300ppm a 400 ppm, enquanto o formaldeído predominou, entre 1500 ppm a 4500 ppm. Esses valores permitiram criar um Índice de Risco de Severidade Corrosiva (IRSC), combinando concentrações de aldeídos, temperatura e propriedades dos materiais. As taxas de corrosão estimadas foram de 0,040 mm/ano a 0,11 mm/ano para AISI 409 e 0,018 mm/ano a 0,048 mm/ano para AISI 304, confirmando maior vulnerabilidade do aço ferrítico. Usando a metodologia de seleção de materiais de Ashby, o AISI 304 apresentou o melhor desempenho global para regiões críticas do escapamento, enquanto o AISI 409 mostrou limitações sob maior severidade química. O estudo fornece, assim, subsídios técnicos para a seleção racional de materiais em sistemas de escapamento automotivo, alinhando desempenho, durabilidade e requisitos ambientais.
Estudo do efeito das condições de tratamento térmico nas propriedades magnéticas do aço elétrico GO-3,12%
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-05-07) Moreira, Letícia Madureira; Lopes, Wellington; Luiz, Valmir Dias; http://lattes.cnpq.br/0153998481924100; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/8220570783606945; Lopes, Wellington; Luiz, Valmir Dias; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Trajano, Adriano Amâncio
A crescente utilização dos aços elétricos na sociedade, seja no núcleo de transformadores ou em motores elétricos, vem se mostrando indispensável em diversas áreas, principalmente no mercado de veículos elétricos. Neste contexto, o controle da eficiência elétrica desses aços é um requisito para a otimização de parâmetros como a permeabilidade magnética e as perdas por histerese magnética, por meio do ajuste dos parâmetros de tratamento térmico de recozimento dos aços de grão orientado (GO). Considerando isso, este trabalho envolve a investigação das propriedades elétricas e magnéticas de chapas de aço GO a partir da análise da influência do tempo de encharque do tratamento térmico de recozimento (10, 30 e 60 minutos) conduzido a 1000ºC mediante a caracterização de chapas de grão orientado com uso das técnicas de microscopia óptica, difração de raios X, microdureza Vickers, ensaios de tração, além do uso da histeresímetro Brockhauss (quadro Epstein) e medições elétricas por ponte LCR. Os resultados indicaram uma tendência de aumento da dureza Vickers com o tempo de encharque. A análise microestrutural revelou matriz ferrítica em todas as condições e redução progressiva do comprimento médio do tamanho de grão, com o aumento do tempo de encharque. As curvas de histerese exibiram melhoria da resposta magnética até 30 minutos de encharque, condição em que foram observados ciclos mais estreitos e menor área de histerese nas frequências de 50 e 60 Hz. Já a resposta magnética do aço GO sob pré-deformação em tração propiciou a elevação das perdas magnéticas, enquanto o recozimento promoveu recuperação parcial do desempenho magnético. De modo geral, o recozimento a 1000 °C por 30 minutos apresentou a melhor resposta magnética para o aço GO investigado neste trabalho.
Caracterização mecânica e estrutural do aço inoxidável AISI 444 após uma operação de estampagem
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-04-24) Antunes, João Marcos do Carmo; Lopes, Wellington; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/5652574626545686; Lopes, Wellington; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Silva, Gilmar Cordeiro da
A obtenção de componentes de qualidade no setor metalmecânico requer a otimização das etapas de conformação, incluindo a escolha adequada dos materiais e das condições de processamento aplicadas. Nesse contexto, o uso de aços inoxidáveis, como o AISI 444, em dispositivos da indústria automotiva ainda é recente, especialmente em operações de estampagem profunda. Este trabalho avaliou o comportamento do aço inoxidável ferrítico AISI 444 submetido à estampagem profunda por embutimento para obtenção de copos sem aba. O objetivo foi analisar as respostas mecânica e estrutural desse aço inoxidável ferrítico, visando ampliar o conhecimento das variáveis que afetam a conformabilidade desse aço, amplificando assim, seu uso na indústria. Em termos de caracterização mecânica foram realizados ensaios de microtração e microdureza Vickers em diferentes regiões do produto estampado, além da análise da distribuição da deformação plástica por meio do traçado de malhas de círculos. A evolução estrutural do aço AISI 444 também foi estudada por meio da técnica de difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e microscopia óptica (MO). Os resultados demonstraram que a distribuição da dureza Vickers foi coerente com evolução microestrutural do aço AISI 444, em termos do alongamento dos grãos detectado principalmente na região da lateral e próximo à borda dos copos, sendo percebida ainda a formação de textura preferencial no plano (111). A variação do raio do punção não influenciou de modo relevante as propriedades mecânicas e o arranjo estrutural assumidos pelo aço AISI 444 após a estampagem, não afetando a estampabilidade desse material que exibiu parâmetro LDR igual a 2,35.
Investigação de poliuretano termoplástico e scaffolds de acetato de celulose via eletrofiação: insights mecânicos para uso biomaterial
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-06-20) Fernandes, Milena Penaforte; Santos, João Paulo Ferreira; http://lattes.cnpq.br/1053336670259691; http://lattes.cnpq.br/3848301323790207; Santos, João Paulo Ferreira; Silva, Sidney Nicodemos da Silva; Silva, Mercês Coelho da
Atualmente, pesquisas estão em curso para investigar soluções voltadas ao desenvolvimento de scaffolds capazes de reproduzir a complexidade da matriz extracelular – MEC, visando sua aplicabilidade na área da engenharia de tecidos. Esse estudo avaliou as propriedades mecânicas de scaffolds, sendo produzidos a partir de poliuretano termoplástico – TPU, e de acetato de celulose – AC. Ambos scaffolds foram comparados sendo a propriedade mecânica de maior interesse a rigidez mecânica visando com ela a capacidade de interação celular. Os scaffolds foram produzidos por meio da técnica de eletrofiação mediante formulação de soluções poliméricas contendo os polímeros de interesse (TPU e AC). Estas soluções foram submetidas individualmente ao processo de eletrofiação, fixando os parâmetros de distância de trabalho, vazão, tensão, sendo que durante este procedimento estiveram sujeitas a diferentes velocidades de rotação, visando à obtenção de perfis variados de fibras. As técnicas de caracterização empregadas revelaram que os scaffolds com melhor conjunto de propriedades produzidos para esse fim, foram para ambos foram nas rotações de 200 e 1200 rpm, apresentando propriedades mecânicas condizentes com a aplicação visada, fibras formadas com estrutura mais uniforme, elasticidade boa, que são fatores que afetam o comportamento quando inserido em contexto de biomaterial. Além disso, o teste de adesão se mostrou favorável para ambas amostras. Por meio desse estudo pôde-se comparar os diferentes perfis gerados por emprego de variadas rotações e por meio das caracterizações empregadas, como MEV, DMA, FTIR, DSC para obter a melhor perspectiva para aplicações futuras em biomateriais.
Fluido de corte mineral emulsionável: monitoramento, análise da degradabilidade, reformulação e estratégias de aumento de tempo de vida no processo de retificação
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2013-07-25) Marcelino, Luciana Isabel de Oliveira; Silva, Leonardo Roberto da; Calado, Claudinei Rezende; http://lattes.cnpq.br/6082489292832913; http://lattes.cnpq.br/1005256816612049; http://lattes.cnpq.br/7359257328426551; Silva, Leonardo Roberto da; Calado, Claudinei Rezende; Garcia, Cleverson Fernando; Ferreira, Ângela de Mello
Os fluidos de corte são utilizados em processos de usinagem por apresentarem vários benefícios no decorrer de suas operações.Entretanto, os aspectos ambientais têm-se tornado cada vez mais importantes dentro dos processos produtivos, somando-se aos aspectos econômicos e tecnológicos.Levando-se em conta a grande demanda do fluido de corte mineral emulsionável, verifica-se a necessidade de melhor aproveitá-los de modo a evitar o descarte prematuro assim como estratégias de reformulação visando melhorias no processo de usinagem.Neste trabalho foi realizado inicialmente o monitoramento do fluido de corte mineral emulsionável com uso contínuo no processo de retificação cilíndrica externa de mergulhoempregando-se os parâmetros de concentração de óleo mineral na emulsão, densidade, viscosidade epH (potencialhidrogeniônico) ao longo de 9 ciclos de retificação,além de analisar as modificaçõesfísico-químicas e microbiológicas sofridas pelo fluido de corte por meio da sua degradabilidadeao final de 6 meses de uso. Os resultados de monitoramento mostraram variações significativas para os valores de concentração epH.Os resultados da degradabilidade mostraram alterações nos valores de pH, índice de acidez, sólidos totais, Demanda Química de Oxigênio (DQO), condutividade e elevação de contaminação microbiana. Posteriormente,foi utilizado uma nova emulsão na retificadora visando realizar os ajustes dos parâmetrosquando afetados pela degradação com o intuito de aumentar o tempo de vida,por meio das recomendações do fabricante do fluido de corte com o uso de biocida a base de triazina e alcalinizantedurante um período de quatro meses. Como resultado do monitoramento observa-se que os valores de concentração e pH sofreram variações significativas, porém os valores de pH permaneceram dentro das especificações do fabricante, a contagem microbiológica manteve-se dentro dos parâmetros e o grau de corrosão diminui com a adição do biocida.Em seguida, propõe-se a reformulação de fluido de corte com a adição dos aditivos: Agente de Oleosidade (A1), Componente Lubrificante (A2) e Extrema Pressão (E.P.) (A3),objetivando uma melhoria na eficiência do processo. Os resultados mostraram um melhor desempenho da emulsão aditivada com o aditivo de Extrema Pressão (E.P.) (A3). Então, a emulsão foi reformulada, emulsionada e acondicionada no reservatório da retificadora. Fez-se o monitoramento da concentração, pH, grau de corrosão e contagem microbiológica visando o ajuste das propriedades afetadas durante o processo de retificação. Esta reformulação tem como objetivo o aumento do tempo de vida da emulsão aditivada. Como resultado do monitoramento observa-se que os valores de concentração sofreram variações significativas e os valores de pH não sofreram variações significativas.Os valores de pH permaneceram dentro das especificações ótimas de trabalho, a contagem microbiológica manteve-se dentro dos parâmetros estabelecidos e o grau de corrosão diminui com a adição do biocida. Finalmente,foi avaliado o desempenho de um outro biocida industrial a base de 2,2-dibromo-3-nitrilopropionamida, no aumento do tempo de vida do fluido de corte.Este biocida apresenta um mecanismo de controle de proliferação microbiana diferente do biocida a base de triazina, pois não libera formaldeído. Fez-se o monitoramento da concentração, pH, grau de corrosão e contagem microbiológica. Os resultados de monitoramento mostraram uma redução da contaminação microbiana e uma posterior queda de valor de pH,exigindo assim o uso de alcalinizantes e uma tendência do aumento do grau de corrosão da emulsão.Os resultados viabilizaram a reutilização do fluido de corte por meio de ajustes de biocida a base de triazina, pois o mesmo proporcionou manutenção na eficiência do processo com a manutenção dos parâmetros operacionais de uso quando comparado ao fluido comercial com a vantagem de uma produção mais limpa e com o aumento de tempo de vida do fluido. A reformulação do fluido proporcionou um melhor desempenho do processo e aumento do tempo de vida. Os resultados da recuperabilidade do fluido de corte por meio de ajustes de biocida a base de 2,2-dibromo-3-nitrilopropionamida apresentaram a manutenção dos parâmetros operacionais, porém o grau de corrosão é crítico.
Estudo da estampabilidade do aço inoxidável AISI 430
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-10-30) Gomes, Renato César Antonini de Siqueira; Lopes, Wellington; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/5025628765845120; Lopes, Wellington; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Filho, Aderci de Freitas; Silva, Gilmar Cordeiro da
A estampagem é um processo de conformação que é utilizado em diversos componentes aplicados nos setores automobilístico, alimentício, espacial, dentre outros. Neste contexto, o estudo de diferentes propriedades dos materiais como a anisotropia, a orientação cristalográfica e o encruamento, por exemplo, são essenciais para evitar o surgimento de defeitos além de aprimorar a fabricação de diversos produtos. Neste caso, a utilização de simulação numérica por meio de elementos finitos é essencial, por exemplo, para reduzir o tempo de processamento e servir como meio de investigação de diversos fenômenos durante a conformação mecânica. Neste intuito, foi realizada a investigação da estampabilidade do aço AISI 430 por meio de dois tipos de carregamentos mecânicos, estampagem por embutimento e por meio do ensaio Nakazima, avaliando a distribuição e o limite da deformação plástica por meio da montagem da curva limite de conformação (CLC), as propriedades mecânicas a orientação cristalográfica preferencial entre esses dois modos de carregamento mecânico, sendo isso avaliado de modo experimental e por meio de simulação numérica com uso do software QForm. A partir destes resultados observa-se que a CLC não muda de forma significativa mediante a solicitações diferentes na estampagem, como também, nota-se que independente do processo de deformação as orientações preferenciais do aço 430 se mantém (101) e (111). Inclusiva, a utilização de simulação para prever a resposta do material é eficiente por meio do software QForm, na estampagem por embutimento realizado os valores de carga e de profundidade foram semelhantes, como também, os valores de carga máxima do teste de Nakazima por meio experimental e pela simulação Numérica. Aliás, na estampagem também foi possível adquirir o limite de estiramento deste aço que é por volta de 2,2 e ainda foi possível concluir que na conformação o nióbio tende a manter a fase ferrita do aço, promovendo a formação de carbonetos de nióbio. E por fim, a utilização da simulação permite conhecer o comportamento do material através de sua variação de espessura, da quantidade de deformação e da tensão exercida no material ao logo de seu processamento.
Caracterização das propriedades de alumínio fundido (SAE J425 323) com acréscimo de grafeno processados em atmosfera inerte em um forno a indução eletromagnética
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-08-22) Irias, Luiz Gonzaga Caminhas; Silva, Sidney Nicodemos da; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/1567446589045181; Silva, Sidney Nicodemos da; Calado, Claudinei Rezende; Vieira, Almir Gonçalves; Dafe, Sara Silva Ferreira
A mudança climática é um dos desafios mais críticos que o mundo enfrenta atualmente e a produção de matérias com baixa emissão de carbono e alta performance em comparação aos atuais utilizados vem sendo estudados de várias formas por fabricantes, e a otimização de novos materiais para eletrificação com elevada condução elétrica e térmica são uma parte importante da solução. Tecnologias de cabos elétricos, baterias e motores elétricos estão em evidência, como também suas matérias primas essenciais para a suas produções. Propriedades como reciclabilidade, elevada resistência mecânica, alta condução elétrica e térmica e baixa densidade são fundamentais (e responsáveis) por manter o foco na demanda sem perder o compromisso com o impacto ambiental. Recentemente tem sido desenvolvido nanocompósitos de materiais metálicos que possuem expectativa em atender à essas propriedades tanto no alumínio quanto no cobre nos nanocompósitos contendo grafeno. Este nanocompósitos têm se provado ser um excelente substituto, atendendo as normas técnicas para os cabos elétricos de cobre com suas condutividades superior a 60%, e para as carcaças de motores de alumínio fundido apresentando maiores dissipações térmicas, e possuindo significante resistência mecânica e alta reciclabilidade. Neste contexto, a presente proposta de mestrado trata da produção e caracterização de nanocompósito de matriz da liga de alumínio (SAE 323), reforçados com nanomateriais à base de grafeno. O material grafênico a ser utilizado possuirá até 30 camadas, e será adicionado nas proporções de 0,5%, 1%, 1,5% e 2% m/m. Serão avaliado parâmetros de processamento pela técnica de fundição com atmosfera inerte com gás nitrogênio (N2) em forno de indução eletromagnética seguido de tratamento térmico, e posteriormente serão realizadas os ensaios de caracterizações físico-químicas e microestruturais que serão: Análise química, MEV/EDS, DRX (para a determinação da porcentagem de carbono, determinação da incorporação, dispersão de frações de grafenos e como também avaliar as morfologias) e para elétricos e térmicos como: durezas HV, resistência elétrica e difusividade térmica dos nanocompósitos (para avaliar as propriedades mecânicas, propriedades elétricas (resistividade elétrica) e propriedades térmicas (difusão térmica). A proposta deste estudo é adquirir uma melhor dispersão do grafeno propiciada através das correntes parasitas do forno de indução eletromagnética e o lingotamento das matrizes metálica fundida, avaliando aumento as propriedades do nanocompósito em relação as da liga de alumínio e em relação a mesma otimização da liga fundida em forno elétrico. A questão central da proposta a ser avaliada é a produtibilidade e reprodutividade do nanocompósito de matriz metálica com reforço de grafeno para eventual uso em escala industrial.
Avaliação dos efeitos do fading do tratamento com magnésio em uma liga de ferro fundido de grafita compacta
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-11-07) Oliveira, Alécio Antônio Martins de; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Lopes, Wellington; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/9054333207958213; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Lopes, Wellington; Vaz, Cláudio Turani; Souza, Tânia Nogueira Fonseca
Os ferros fundidos estão entre os principais materiais utilizados na fabricação de componentes para vários segmentos industriais, como as indústrias automobilística, naval, agrícola, ferroviária, de transportes, entre outras. Dentre os vários tipos de ferros fundidos, destacam-se o ferro nodular, o cinzento e o ferro fundido vermicular, também conhecido como ferro fundido de grafita compacta (CGI), este último caracterizado por propriedades mecânicas e térmicas intermediárias em relação aos dois primeiros. No entanto, o processo para sua obtenção é complexo e restrito a poucas fundições ao redor do mundo. O avanço das normas ambientais, voltado à redução de emissões, do consumo de combustíveis fósseis e dos níveis de ruído, tem ampliado a demanda por materiais mais sustentáveis para motores diesel. Nesse contexto, o ferro fundido de grafita compacta apresenta-se como principal substituto do ferro cinzento. A obtenção dessa liga se dá a partir do tratamento de um ferro base com ligas nodularizantes contendo magnésio e terras raras, em processo semelhante ao do ferro nodular, porém com limites muito mais restritos para o teor de magnésio. Por ser um elemento altamente volátil quando diluído no metal líquido, o magnésio confere ao processo um tempo de efetividade limitado, conhecido como fading. O objetivo deste trabalho é obter uma liga de ferro fundido de grafita compacta e, em função do tempo de fading, avaliar o comportamento do material quanto às propriedades mecânicas e microestruturais. Foram analisadas as morfologias da grafita e os constituintes da matriz metálica em corpos de prova com diferentes espessuras, de modo a simular a complexidade geométrica de peças em ferro fundido, além da respectiva composição química. A análise térmica foi empregada e mostrou-se essencial para monitorar o comportamento do metal líquido por meio das curvas de resfriamento obtidas em cada etapa do processo, permitindo maior previsibilidade da microestrutura a ser formada. A aplicabilidade dessa técnica foi confirmada pelas microestruturas observadas nas amostras oriundas da análise térmica.
Efeito da temperatura e do tempo de partição na evolução microestrutural, nas propriedades mecânicas e nos mecanismos de encruamento de um aço de baixo teor de carbono processado por têmpera e partição
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-04-10) Pinho, Marianne Diniz; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Lopes, Wellington; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/1769821161134754; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Lopes, Wellington; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Trajano, Adriano Amâcio; Dafé, Sara Silva Ferreira de
Os aços processados por têmpera e partição (Q&P - Quenching and Partitioning) têm sido amplamente investigados devido à sua capacidade de combinar elevada resistência mecânica com níveis de ductilidade por meio do controle da evolução microestrutural. Nesse contexto, o desempenho desses materiais está associado à presença de uma matriz martensítica contendo frações adequadas ao uso de bainita e austenita retida. Enquanto martensita e a bainita contribuem para a resistência mecânica e para o comportamento de encruamento da matriz, a austenita retida, estabilizada termicamente durante o tratamento Q&P, pode transformar-se em martensita durante a deformação por meio do efeito de plasticidade induzida por transformação (TRIP – Transformation-Induced Plasticity), em função de sua estabilidade mecânica, contribuindo para a sustentação do encruamento e para o aumento da ductilidade. Este trabalho teve como objetivo investigar o efeito da temperatura e do tempo de partição na evolução microestrutural, nas propriedades mecânicas e nos mecanismos de encruamento de um aço de baixo teor de carbono processado por diferentes rotas Q&P. O material foi totalmente austenitizado e submetido à têmpera a 250 °C, seguida de partição a 250 °C (um passo) e a 425 °C e 510 °C (dois passos), com tempos de 10, 100 e 300 s. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e difração de raios X (DRX), permitindo avaliar a morfologia das fases presentes e quantificar a fração e o teor de carbono da austenita retida. A resposta mecânica foi analisada com ensaios de dureza Vickers e de tração uniaxial. Para uma análise mais detalhada do comportamento mecânico, foram avaliados a taxa de encruamento e o coeficiente de encruamento instantâneo. Os resultados indicaram que a partição a 250 °C preserva uma matriz martensítica mais supersaturada, resultando no maior limite de resistência (1663 MPa). O aumento da temperatura de partição intensifica a partição de carbono, a formação de bainita e a estabilização da austenita retida, atingindo fração máxima de 9,3 %, o que favorece o aumento da ductilidade. De modo geral, os resultados demonstram que os parâmetros de partição governam a evolução microestrutural e estabelecem relações entre processamento, microestrutura e propriedades mecânicas, controlando o equilíbrio entre resistência e ductilidade em aços Q&P de baixo teor de carbono.
Processamento e caracterizações de nanocompósitos de matriz alumínio 1350 e grafeno obtidos por fusão sob indução eletromagnética em atmosfera inerte
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-08-22) Pandolfi, Aldo Mendes; Silva, Sidney Nicodemos da; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/3775102178327410; Silva, Sidney Nicodemos da; Calado, Claudinei Rezende; Vieira, Almir Gonçalves; Dafe, Sara Silva Ferreira
A crise do aquecimento climático global tornou urgente a necessidade de redução de emissão de gases de efeito estufa (GEEs) e busca pela maior eficiência energética, mitigando desperdícios e impactos ambientais. Consequentemente, as indústrias automotiva e aeroespacial passaram a adotar diretrizes continuadas por redução de peso, melhoria da eficiência de uso dos combustíveis e redução das emissões de GEE. Concomitantemente, neste cenário, com vistas também a aceleração da substituição dos veículos à combustão por veículos elétricos, tornou-se necessário o desenvolvimento de materiais mais leves, com condutividades elétricas e térmicas melhoradas, buscando o aumento de autonomia desses veículos ou aeronaves. Ao redor do mundo, os nanocompósitos de matriz metálica de alumínio (Al) e o grafeno tornaram-se materiais relevantes quando combinados características como preço/disponibilidade e demais propriedades físicas, tais como resistência mecânica e/ou durabilidade. Neste trabalho buscou-se aprimorar o processo metalúrgico para obtenção de nanocompósitos alumínio-grafeno pela fusão em lingoteira por meio de forno de indução eletromagnética sob atmosfera inerte (argônio), evitando-se possível pirolise do grafeno ou oxidação do alumínio. O aquecimento e a fusão do alumínio sob atmosfera protetora em forno indutivo promovem a agitação do banho fundido devido a geração de correntes parasitas (de Foucault) além da convecção natural e agitação mecânica, favorecendo a dispersão do grafeno que foi adicionado sob o banho fundido de Al. Os nanocompósitos obtidos consistiram de uma matriz de liga de alumínio 1350 EC (UNS A91350) com percentual em massa de grafeno adicionado nas seguintes proporções: 0,5%, 1%, 1,5% e 2%. As caracterizações morfológica e microestruturais dos nanocompósitos obtidos foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura acoplado com análise de espectroscopia por energia dispersiva (MEV/EDS), também utilizados para a determinação da uniformidade da distribuição ou dispersão de carbono. Análise de Difração de Raios X (DRX) foi adotada para a caracterização da estrutura cristalina. A caracterização de propriedades mecânicas foram inferidas através de ensaio da microdureza Vickers (HV). A caracterização de propriedades térmico-elétricas foi realizada por medições de resistividade elétrica, pelo método de Ponte Kelvin, e de difusividade térmica, pelo método Quadrupolo Térmico e posterior cálculo das condutividades elétricas (indice IACS) e térmicas. Objetiva-se obter um compósito cujo nanoreforço de grafeno esteja homogeneamente distribuído na matriz de aluminio, minimizando aglomeração de grafeno que levam anisotropia de propriedades e reduzem os ganhos buscados das propriedades mecânicas e de condutividades em relação a liga de alumínio-base.
Desenvolvimento de nanocompósitos a partir de resinas fotopolimerizáveis utilizadas em manufatura aditiva (mSLA)
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-11-04) Coutinho, Bruno Augusto Silva; Silva, Sidney Nicodemos da; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/6811201920710868; Silva, Sidney Nicodemos da; Santos, João Paulo Ferreira; Santos, Carlos Eduardo dos
O reparo ósseo é um desafio significativo na engenharia de tecidos e na medicina regenerativa, exigindo o desenvolvimento de materiais biocompatíveis capazes de atuar como scaffolds porosos e/ou biomateriais bioativos. Neste contexto, a impressão 3D com a tecnologia Masked Stereolithography (mSLA) se apresenta como uma plataforma promissora de baixo custo para a fabricação de biomateriais de geometria complexa. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma resina fotopolimerizável para mSLA e análise das alterações nas propriedades dos nanocompósitos promovidos na resina pelos nanoreforços com de grafeno e/ou hidroxiapatita. A formulação da resina é baseada no uso do óleo de soja epoxidado acrilatado (AESO), combinada com dimetacrilato de polietilenoglicol (PEGDMA) e dimetacrilato de trietilenoglicol (TEGDMA) para ajuste da viscosidade e reatividade. O fotoiniciador óxido de 2,4,6-trimetilbenzoil difenilfosfina (TPO) foi selecionado por sua alta eficiência de polimerização sob exposição de 405 nm. Partículas de grafeno e hidroxiapatita foram incorporadas como nanoreforços funcionais para conferir bioatividade e resistência mecânica. Todas as formulações apresentaram excelente imprimabilidade em mSLA. A adição de hidroxiapatita mostrou-se aparentemente mais eficaz, resultando em uma significativa melhoria nas propriedades de flexão e/ou impacto e conferindo a maior molhabilidade ao nanocompósito. Ensaios de viabilidade celular com azul de tripan sugeriram um efeito das alterações de superfície induzidas pela esterilização a vapor, o que exige aprofundamento das análises e homologação da técnica de esterilização. Este estudo demonstrou o potencial da hidroxiapatita e do grafeno para o desenvolvimento de biomateriais para impressão 3D com propriedades mecânicas e biofuncionais aprimoradas.
Análise da usinabilidade do aço C45 normalizado e do aço C45 com alívio de tensão por meio de torneamento interno à seco em tubo sem costura trefilado a frio
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-05-28) Santos, Henrique Oliveira; Marcello Rosa Dumont; http://lattes.cnpq.br/5092556253652672; http://lattes.cnpq.br/6187842161621157; Dumont, Marcello Rosa; Santos, Carlos Eduardo dos; Silva, Ernane Rodrigues da; Maia, Luis Henrique Andrade
O torneamento a seco na superfície do diâmetro interno de um material com geometria tubular representa um processo de usinagem complexo, caracterizado por uma significativa remoção de material bem como diferentes reações mecânicas durante a manufatura. Estudos voltados para otimizar esse processo têm sido objeto de pesquisa, abrangendo fatores como as propriedades mecânicas dos materiais, microestrutura, elementos da composição química, revestimentos aplicados nos insertos de usinagem, formação do cavaco, além da compreensão dos parâmetros de velocidade de corte e avanço, relacionados aos mencionados fatores, visando aprimorar a usinabilidade e a produtividade. Neste trabalho foram avaliados e descritos os parâmetros mais otimizados para o torneamento a seco no diâmetro interno, considerando as variáveis independentes velocidade de corte e avanço, juntamente com fatores fixos, como a profundidade de corte, geometria e revestimento dos insertos de usinagem. Foi utilizado o aço C45 proveniente de tubo sem costura trefilado a frio, com tratamento térmico de normalização, e tubo sem costura trefilado a frio, com tratamento térmico de alívio de tensão, tomando como referência o torneamento a seco no diâmetro interno. No decorrer dos ensaios acompanhou-se a evolução do desgaste de flanco até atingir o critério de falha por meio do desgaste de flanco máximo de 0,30 mm. Foi observado que, em ambos os estados de fornecimento, as variáveis dependentes (Ra, Rt e Rz) foram significativamente afetadas pelas variáveis explicativas (avanço e velocidade de corte) e sua interação, com um nível de significância de 5 %. Além disso, foi constatado que o avanço teve a maior influência no aumento da rugosidade em ambos os estados de fornecimento. Menos problemas na formação dos cavacos foram observados no estado de fornecimento normalizado do aço C45, com morfologia predominantemente fragmentada em comparação com o estado de fornecimento com alívio de tensão. Nos experimentos, os desgastes de flanco no estado normalizado mostraram-se consistentes e estáveis com o aumento do volume usinado, ao contrário do estado com alívio de tensão, que apresentou variações mais acentuadas. Além disso, o estado de fornecimento normalizado teve um melhor desempenho na redução de rugosidade ao considerar o índice de variação, o qual incorpora média, desvio padrão e número de repetições, garantindo uma avaliação mais precisa dos resultados.
Estudo de envelhecimento magnético dos aços HGO: avaliação de perdas magnéticas
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-12) Mota, Mário Lúcio Ferreira da; Rocco, Daniel Leandro; http://lattes.cnpq.br/1028283049134193; http://lattes.cnpq.br/4076678203143506; Meireles, Leonel Muniz; Alcântara, Fabrício; Oliveira Júnior, José Rogério
O consumo de energia elétrica seguirá crescendo fortemente em todo mundo, e já se registra um acréscimo de 4,1% superior se compararmos ao período entre 2021 a 2024, pós pandemia de Covid-19. Este fato, atrelado a uma oferta limitada de energia de qualidade em toda sua cadeia, têm estimulado o desenvolvimento e o aprimoramento de aços para fins elétricos, em especial os de alto rendimento, os aços de Grão Orientado de Alta Permeabilidade (HGO) e Grão Não Orientado (GNO). Os aços HGO, são aplicados na fabricação dos núcleos de transformadores que durante sua operação sofrem aquecimento que podem chegar a 200 °C, podendo formar precipitados, estas fases indesejadas aumentam as perdas por histerese magnética. O aço HGO também é aplicado em reatores de potência, hidrogeradores e turbo geradores, e estes aços mais eficientes contribuem para uma redução do consumo de energia global. Reduzir as perdas magnéticas, conhecendo os fenômenos que corroboram para a deterioração das propriedades do aço HGO, é o foco deste trabalho, entender e propor mecanismos para reduzir o envelhecimento magnético. Foram estudadas por microscopia eletrônica de varredura MEV-EDS e medidas magnéticas em dois aços HGO com diferentes teores de carbono, HGO-A com 38,1 ppm de carbono e HGO-B com 18,9 ppm de carbono foram observadas de forma sistêmica nas temperaturas de tratamento térmico de 100°C; 150°C e 225°C que os aços HGO podem envelhecer em condições de tempo e temperatura específicos, oscilando o Índice de Envelhecimento entre 0,5% a 15% em seu pico, revelando a susceptibilidade ao envelhecimento, requisito essencial para aços em aplicação magnética. Medidas de coercividade, remanência e permeabilidade indicaram também piora na qualidade dos aços aqui investigados; sendo a temperatura de 150°C considerada crítica para a formação de precipitados e ancoragem dos domínios magnéticos. Por fim espera-se estabelecer uma discussão acadêmica em torno da problemática aqui estabelecida, contribuindo para o desenvolvimento científico e tecnológico em torno da eficiência energética.
Desempenho tribocorrosivo do aço carbono e inoxidável para aplicação no setor de concreto
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-09-12) Quintão, Heine Stuart Moura; Meireles, Leonel Muniz; Luiz, Valmir Dias; Labiapari, Wilian da Silva; http://lattes.cnpq.br/0153998481924100; http://lattes.cnpq.br/7359937954183225; http://lattes.cnpq.br/1163431376059357; http://lattes.cnpq.br/9103978766334990; Silva Neto, Almir; Oliveira, Fernando Castro de
A construção civil é um dos principais segmentos da indústria nacional, devido ao seu impacto social e econômico. Notoriamente, o equipamento mais utilizado para misturar os materiais constituintes do concreto (areia, cimento, água e brita) é a betoneira planetária. Neste contexto, esta pesquisa visou estudar os fenômenos tribocorrosivos que ocorrem dentro deste tipo de betoneira, bem como analisar o desempenho de diferentes tipos de aços utilizados na fabricação de equipamentos do setor de construção civil. Testou simultaneamente, comparou e analisou o desempenho de dois aços carbono (ASTM A36 e AHSS) e dois aços inoxidáveis (AISI 410 e o ASTM 240M). Constatou-se que os aços inoxidáveis foram mais resistentes à tribocorrosão, liderado pelo ASTM 240M e seguido pelo AISI 410. O AHSS foi o terceiro melhor no experimento tribocorrosivo, confirmando que a resistência a corrosão tem mais relevância neste ambiente tribocorrosivo e a dureza superficial como segunda característica mais importante. O aço ASTM A36, o mais usado na fabricação de betoneira, foi o que sofreu maior desgaste nos experimentos, pois é muito susceptível a corrosão pela água e tem menor resistência ao desgaste do que os demais aços testados. Comparativamente o experimento a seco foi realizado, usando os mesmos parâmetros do equipamento e tipos de aço do experimento úmido, exceto por não ter a água na mistura. O resultado do experimento a seco teve o AHSS como o menos desgastado, seguido pelo ASTM 240M, AISI 410 e por último ASTM A36. Constatou-se que a dureza superficial foi determinante na resistência ao desgaste a seco. Importante ressaltar que o desgaste a seco foi inferior ao desgaste em ambiente úmido para todos os materiais. Assim foi comprovado a sinergia da corrosão com o desgaste neste sistema tribocorrosivo, pois um intensificou o outro, gerando uma maior redução de espessura.
Estudo do comportamento tribológico da chapa de aço AISI/304 em matriz de estampagem plana
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-07-24) Leal, Felipe de Souza; Coleti, Jorge Luís; Valmir Dias Luiz; http://lattes.cnpq.br/0153998481924100; http://lattes.cnpq.br/2535507778166167; http://lattes.cnpq.br/1356098007744198; Meireles, Leonel Muniz; Faria, Géssica Seara
Um dos principais desafios nos processos de conformação de chapas metálicas é garantir a fabricação de peças com elevada precisão dimensional e livres de defeitos que comprometam a qualidade e funcionalidade do produto final. Dentre os fatores críticos envolvidos, os aspectos tribológicos influenciam diretamente tanto a eficiência do processo quanto a integridade da peça conformada. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo investigar o comportamento tribológico da chapa de aço inoxidável austenítico AISI 304 em processo de estampagem profunda sob condições lubrificadas. Foram avaliados os efeitos da força normal (90, 175, 350, 700, 1400 e 2100 N), da velocidade de deslizamento (1,0; 2,5 e 4,0 mm/s) e da rugosidade das contraamostras (0,45 e 1,83 μm) sobre o coeficiente de atrito, por meio de ensaios de estampagam de tira realizados em dispositivo desenvolvido para simular a região plana do prensa-chapas. As superfícies das amostras foram caracterizadas após os testes por meio de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, perfilometria e ensaios de dureza. Os resultados indicaram que o aumento da força normal reduziu o coeficiente de atrito em até 21%, com predomínio do mecanismo de atrito adesivo e abrasivo em baixas cargas, e deformação plástica das asperezas em altas cargas. A rugosidade das amostras aumentou após os ensaios SDT, entretanto, com acréscimo de força normal houve uma redução dos parâmetros de Ra e Rq, devido o mecanismo de deformação plástica. Observou-se também que o coeficiente de atrito diminuiu com o aumento da velocidade de deslizamento e da rugosidade das contraamostras. Alterações microestruturais associadas ao efeito TRIP contribuíram para o aumento da dureza superficial. Acima de 700 N, o coeficiente de atrito apresentou tendência de estabilização. Os resultados obtidos são relevantes para o avanço científico no entendimento dos mecanismos tribológicos e oferecem subsídios valiosos para a indústria, especialmente na otimização de processos de estampagem e na calibração de modelos de simulação computacional.
Subprodutos da fabricação de magnésio metálico e refino da bauxita como substituintes ao cimento Portland
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2019-08-30) Martins, Maysa Lorena Figueiredo; Pinheiro, Ivete Peixoto; Soares Junior, Paulo Roberto Ribeiro; http://lattes.cnpq.br/9146004580313325; http://lattes.cnpq.br/6117501358477717; http://lattes.cnpq.br/2144149959344678; Pinheiro, Ivete Peixoto; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Cesar, Cristina Guimarães
O cimento Portland está entre os materiais mais utilizados no mundo, portanto, melhorias quanto ao custo, qualidade e eficiência são importantes. Partindo desse propósito, vários materiais são estudados com o objetivo de substituir parcialmente o clínquer utilizado na produção do cimento. Em particular, dois rejeitos industriais podem promover essa substituição, sendo eles, a mistura exaurida proveniente da fabricação do magnésio metálico, como fonte de óxidos e silicatos de cálcio, e a lama vermelha, um resíduo proveniente do refino da bauxita, em virtude da sua composição indicar propriedades pozolânicas. O presente trabalho abordou a caracterização química e física dos materiais em estudo, por meio dos ensaios de fluorescência de raios X (FRX), análise granulométrica, difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), Luxan, Chapelle e análise termogravimétrica. O percentual total de substituição do cimento Portland pelos dois rejeitos foi 25 %, com variações da quantidade individual de mistura exaurida e lama vermelha. Foram moldados corpos de prova cilíndricos e prismáticos para avaliar a resistência mecânica e porosidade nas idades de 7, 28 e 91 dias, por meio de ensaios de compressão e flexão e ensaio de absorção de água. A granulometria fina dos rejeitos (inferior a 45 μm) e menor absorção de água pelo compósito com substituição indicam efeito filer do material em estudo. Os ensaios Luxan e Chapelle mostram que os subprodutos possuem atividade pozolânica. Os ensaios mecânicos foram favoráveis, apresentando resultados de resistência à compressão maiores que o estabelecido em norma NBR 16697. A resistência à tração na flexão foi compatível à referência, o traço sem substituição. A utilização dos rejeitos como substituintes ao cimento Portland mostrou-se eficaz, à medida que contribui para um menor gasto energético, redução das emissões de CO2 e destinação sustentável de resíduos industriais.
Síntese de óxido de grafeno para reforço de adesivo epóxi e modelagem computacional da junta estrutural aprimorada
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-11-10) Goveia, Thiago de Sousa; Silva, Sidney Nicodemos da; Silva Neto, Almir; http://lattes.cnpq.br/9638508781178425; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/4111021010351237; Silva, Sidney Nicodemos da; Silva Neto, Almir; Santos, Mirela de Castro; Ávila, Antônio Ferreira
Em relação ao uso de parafusos e rebites, a utilização de adesivos para a união de estruturas de chapa proporciona uma maior área para a distribuição das tensões, redução no peso total da estrutura, melhor absorção de impacto, aumento da vida em fadiga e, no caso de compósitos laminados, preservação das fibras. O Óxido de Grafeno (GO) é um nanomaterial promissor para o reforço de adesivos estruturais, visto que é capaz de imprimir ótimas propriedades em matrizes poliméricas, é solúvel em meios polares e possui bom custo-benefício, pois pode ser produzido em escala por meio de uma rota simples. No caso de juntas adesivas, no entanto, apenas a melhoria das propriedades do adesivo não é garantia de aumento no desempenho da estrutura. Sabe-se que adesivos mais resistentes tendem a ser menos eficientes na distribuição de tensões nas extremidades da sobreposição, o que demanda uma modificação de projeto para acomodar os picos de tensão nessas regiões. Diante deste cenário, o presente trabalho investiga o potencial do GO, sintetizado por uma rota alternativa do CEFET-MG, como material de reforço em um adesivo epóxi e avalia as possibilidades de modificações no projeto da junta a fim de redistribuir as tensões concentradas. Neste trabalho, o GO foi sintetizado a partir da reação de grafite, HNO3, KMnO4, H2O2 e água, e caracterizado por meio de MEV-EDS, DRX e FTIR. A dispersão na resina foi feita por polimerização in-situ com mistura manual e o adesivo curado foi ensaiado por tração e microdureza Vickers. O estudo da distribuição de tensões nos diferentes projetos de junta (com chanfro no aderente, filete no adesivo e combinação de adesivos rígidos e flexíveis) foi conduzido a partir da implementação de modelos de elementos finitos utilizando a biblioteca deal.II e o componente pyMAPDL. O GO sintetizado apresentou grau de oxidação com razão C/O igual a 2,5, sem adsorção de óxido de manganês. Apesar de uma aparente redução na densidade, o compósito de epóxi apresentou uma melhoria 56% na resistência à tração. A modelagem por elementos finitos, mostrou que a sinergia entre materiais e geometria da junta é um fator crucial na distribuições de tensões, praticamente extinguindo a tensão de delaminação na sobreposição, a qual foi de 160MPa para 110kPa.
Estudo das propriedades tribológicas de nanocompósitos de poliuretano termoplástico e grafeno
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-10-28) Legnani, Amanda; Santos, João Paulo Ferreira; Marcomini, André Luís; http://lattes.cnpq.br/8025503925662254; http://lattes.cnpq.br/1053336670259691; http://lattes.cnpq.br/7135961789348247; Santos, João Paulo Ferreira; Marcomini, André Luís; Silva, Ernane Rodrigues da; Santos, Adelina Pinheiro
No presente trabalho, foi desenvolvido um nanocompósito por meio da incorporação de grafeno multicamadas (mG) ao poliuretano termoplástico (TPU) via extrusão, de modo a obter um nanocompósito com desempenho tribológico superior ao TPU puro. O estudo investigou o comportamento tribológico do nanocompósito, correlacionando-o com suas propriedades mecânicas, reológicas e sua morfologia. Para isso, foram produzidos nanocompósitos de TPU e mG com frações mássicas de 0,1%, 0,25%, 0,5%, 1% e 2%, os quais foram caracterizados por técnicas como microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), ensaio de tração, análise dinâmica-mecânica (DMA), e reometria. Os resultados indicaram que a incorporação de mG melhorou significativamente as propriedades tribológicas dos nanocompósitos, especialmente nas frações mássicas de 0,1% e 0,25% de mG, onde foram observadas reduções no coeficiente de atrito e no volume desgastado. Além disso, as análises reológicas mostraram que as menores concentrações de mG favoreceram a mobilidade das cadeias poliméricas, resultando em uma redução na viscosidade do material. As propriedades mecânicas dos nanocompósitos também foram impactadas positivamente pelas frações de 0,1% e 0,25% de mG, que exibiram um aumento na capacidade de absorção de energia com o aumento da temperatura, em comparação ao TPU puro. Essas mesmas concentrações de grafeno também promoveram maior deformação nos ensaios de tração que corroboram com a baixa formação de aglomerados e poros apresentados no MEV. Estes resultados sugerem que as concentrações de 0,1% e 0,25% de grafeno multicamadas são ideais para melhorar o desempenho de nanocompósitos de TPU em aplicações que exigem elevada resistência ao desgaste.

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