Mestrado em Engenharia de Materiais

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Síntese de mulita a partir de resíduos de mineração de ferro para produção de cerâmicas refratárias :
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-04-22) Fonseca, Rafael Bruno da Cunha; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; http://lattes.cnpq.br/1370339504435258; http://lattes.cnpq.br/9309044291459230; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Ferreira, Ângela de Mello; Silva, Gabriela Cordeiro; Montenegro, Luiz Cláudio Monteiro
A extração de minério de ferro gera grandes volumes de resíduos, os quais têm impactos socioambientais significativos. Uma forma de mitigar esses impactos é a reutilização desses materiais no desenvolvimento de novos produtos de interesse tecnológico. Dentre eles, destaca-se a mulita (3Al2O3⋅2SiO2), um aluminossilicato com excelentes propriedades mecânicas e térmicas, utilizado em diversas aplicações refratárias. Sendo assim, este estudo propõe avaliar a produção de peças cerâmicas contendo mulita, utilizando dois resíduos da mineração de ferro distintos como parte da matéria-prima. Os resíduos foram beneficiados por meio dos processos de deslamagem e separação magnética. Vale ressaltar que também foram utilizadas amostras dos resíduos sem beneficiamento, com o objetivo de avaliar os impactos das impurezas presentes nesse tipo de material. Peças foram confeccionadas a partir das matérias-primas obtidas e sinterizadas a temperaturas de 1200 °C, 1300 °C e 1400 °C. Também foi avaliado o efeito catalítico da adição de 5% em massa de sementes de mulita na síntese, por meio do refinamento de Rietveld. Foram realizados ensaios de densidade, resistência à flexão e difusividade térmica. Em geral, foi possível formar a fase mulita com a utilização de todas as matérias-primas e os resultados mostraram que seu teor aumentou consideravelmente com o uso das sementes, chegando a ser até 733% superior em comparação à referência, obtida sem incorporação de resíduos. Além disso, a utilização dos resíduos, em geral, não resultou em redução significativa das propriedades mecânicas ou da difusividade térmica, sendo que a presença de microclina (KAlSi3O8) contribuiu para um aumento considerável no desempenho mecânico das peças.
Estudo da recristalização em metais via simulação computacional por autômatos híbridos tridimensionais
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-02-20) Braga, Henrique Costa; Silva, Sidney Nicodemos da; http://lattes.cnpq.br/4000581168785421; Silva, Sidney Nicodemos da; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Soares, Cleide Barbosa
A modelagem computacional aplicada ao estudo da recristalização em metais tem se desenvolvido por meio de diversas técnicas. Em essência o material a ser simulado é tratado como uma matriz, no qual suas células representam unidades da microestrutura que estão relacionadas aos arranjos de seus componentes internos. Atualmente a simulação com algoritmos computacionais canônicos podem ser aplicados a esta matriz metálica, possibilitando entender razoavelmente o fenômeno de crescimento dos novos grãos ou a cinética de formação por sobre uma determinada vizinhança de busca e determinados critérios (e.q. a evolução das células quando inicialmente se destoam do restante da rede matricial serão chamadas de sementes). Uma das técnicas empregadas neste contexto é a de autômatos celulares (AC) tridimensionais. À priori, os AC são modelos computacionais onde o tempo e o espaço são ambos discretizados e a evolução do sistema obedece a regras específicas prédeterminadas e também discretas. A modelagem com AC já se encontra bem evoluída neste contexto, no entanto, faltam na literatura diversas informações básicas sobre o impacto que a escolha da vizinhança selecionada de pesquisa e replicação tem sobre a modelagem cristalográfica dos metais. Neste trabalho se verificou que por meio de AC, em determinadas condições de contorno podem ser gerados grãos em formato de octaédros, cuboctaedros e cúbicos, mas não apenas no desejado formato esférico. Para aprimorar a simulação neste ponto e sanar as limitações da modelagem com AC foi utilizado a modelagem com autômatos híbridos (AH), onde foi possível se obter grãos perfeitamente esféricos, e, quando desejado, também em formatos matricialmente esferoides. Em função do escopo deste trabalho com AH conseguiuse incorporar diversas das vantagens da modelagem com AC, mas agora associado a uma melhor qualidade dos parâmetros estruturais nos resultados obtidos. Foi desenvolvida, e é apresentada em detalhes, toda a etapa da parametrização metalúrgica, com a obtenção de valores discretos como a evolução do volume e das áreas superficiais dos grãos durante a recristalização. Como conclusão a aplicação computacional por meio de AH tridimensionais, pode-se obter as curvas do caminho microestrutural do processo de recristalização, de modo totalmente discreto, sem o uso de equações fenomenológicas de suporte como, por exemplo, a JMAK.
Obtenção e caracterização de cerâmicas semicondutoras à base de titanato de bário com inserção de grafeno
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-04-28) Xavier, Rômulo Pereira; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Silva, Bruno Cordeiro; http://lattes.cnpq.br/1868816663610134; http://lattes.cnpq.br/1370339504435258; http://lattes.cnpq.br/5568748335626475; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Silva, Bruno Cordeiro; Ferreira, André Guimarães; Silva, Sidney Nicodemos da; Nunes, Eduardo Henrique Martins
Atualmente, os materiais cerâmicos semicondutores são amplamente utilizados em componentes microeletrônicos e termoelétricos, devido às suas propriedades elétricas, térmicas e mecânicas. Exemplos incluem células a combustível, termistores, capacitores, varistores, transdutores, sensores piezoelétricos e dispositivos ópticoeletrônicos. Pesquisas para melhorar compósitos nanoestruturados de matrizes cerâmicas com alta permissividade dielétrica tem ganhado destaque, especialmente com a adição de grafeno, devido às suas características inovadoras, como alta condutividade elétrica, térmica e resistência mecânica. Portanto, esta pesquisa teve como meta produzir e caracterizar cerâmicas semicondutoras à base titanato de bário com variação da concentração de grafeno (0,50, 0,75 e 1,00 mol %) com e sem adição de dióxido de silício (0,50 mol %). Para isso foi desenvolvido um sistema de medição das propriedades elétricas e dielétricas em função da temperatura (resistividade, capacitância e constante dielétrica), com medições em 100 Hz, 1 kHz e 10 kHz, além disso, foram determinadas a condutividade térmica, Band Gap e resistência à flexão. Os resultados obtidos foram comparados com uma amostra de referência, produzidas com titanato de bário (BaTiO3), pentóxido de nióbio (Nb2O5) e dióxido de silício (SiO2). A análise indicou que a cerâmica mais promissora foi a obtida com 98,75 mol % de BaTiO3, 0,5 mol % de SiO2 e 0,75 mol % de grafeno, por apresentar uma ampla gama de vantagens comparativas com a cerâmica de referência. Essa composição mostrouse adequada para aplicação como cerâmica dielétrica e sensores térmicos em componentes microeletrônicos ou para armazenamento de energia, já que apresentou resistividade elétrica com valores de 100 a 300 % menores em relação à amostra de referência em todas as temperaturas medidas (25° C até 425° C) e elevados valores de constante dielétrica na ordem de 107 a 109 .
Ativação da Superfície da liga Ti-6Al-4V através de Eletroerosão
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2019-08-30) Oliveira, Lucas Ferreira Barbosa e; Costa, Hermes de Souza; Santos, Rogério Felício dos; http://lattes.cnpq.br/5885853986260115; http://lattes.cnpq.br/1272237997189988; http://lattes.cnpq.br/1148497141398831; Silva, Ernane Rodrigues; Santos, Carlos Eduardo dos
As características superficiais de ligas Ti-6Al-4V são essenciais no estabelecimento da relação desse material com tecidos ósseos, quando utilizados como biomaterial. Nesse contexto a usinagem por descargas elétricas (EDM) se apresenta como técnica promissora de processamento, na medida que tende à promover alterações metalúrgicas na superfície das peças de trabalho. O objetivo deste trabalho consistiu na usinagem de liga Ti-6Al-4V por meio de EDM, utilizando fluido dielétrico composto por solução à base de ácido fosfórico e ácido fluorídrico. A caracterização das superfícies foi realizada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e ensaio de ângulo de contato. Dentre os resultados obtidos temos que análises de MEV e EDS revelaram após a usinagem presença de flúor, fósforo e oxigênio na superfície da liga, evidenciando enriquecimento superficial com os elementos presentes no fluido dielétrico. Além da superfície, esses elementos foram identificados em parte da secção transversal, indicando ocorrência de implantação iônica. Os resultado da microdureza indicaram nas amostras usinadas na polaridade positiva, dureza superior ao metal base, amostras negativas dureza inferior, devido a superfície porosa formada. Os resultados do ensaio de ângulo de contato indicam diminuição dos ângulos nas amostras usinadas, sugerindo potencial favorecimento da bioadesão após a usinagem por EDM, o que pode indicar benefício das propriedades de osseointegração do material.Os resultados de imersão em SBF comprovam a formação de apatita na superfície das amostras usinadas na polaridade positiva e negativa, ambas sendo consideradas bioativas.
Incorporação de rejeito magnético em compósitos cimentícios
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-06-29) Fidelis, Rayanne de Jesus Andrade; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Resende, Domingos Sávio de; http://lattes.cnpq.br/1348684373783230; http://lattes.cnpq.br/0783179484317105; http://lattes.cnpq.br/1607382071493535; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Gimenez, Alexander Martin Silveira; França, Sâmara
As últimas décadas foram marcadas por estudos e pesquisas que tiveram como principais objetivos o aproveitamento de resíduos industriais pela construção civil, destacando entre esses materiais os resíduos gerados pelas atividades de mineração. São perceptíveis avanços na descoberta de tecnologias capazes de contribuir com a sustentabilidade dos materiais, processos e práticas de construção, visando o aumento do ciclo de vida dos materiais e a redução na quantidade de resíduos depositados em pilhas, contribuindo com a diminuição da necessidade de extração de agregados. Estudos recentes mostram resultados satisfatórios na utilização de rejeitos provenientes do beneficiamento de minérios na incorporação em compósitos à base de cimento Portland. Seguindo esta linha de pesquisa, este trabalho propõe avaliar a influência do uso de rejeito magnético nas propriedades físicas e químicas dos compósitos cimentícios produzidos. O material utilizado trata-se de um rejeito magnético rico em magnetita (Fe3O4), proveniente da cidade de Araxá-MG, onde situa-se uma mineração de nióbio responsável por produzir uma quantidade significativa desse material. A pesquisa contará com uma avaliação do uso de rejeito magnético do processo de mineração do nióbio como agregado na produção de compósitos cimentícios e como material ultrafino para adição em cimento Portland. Serão realizados ensaios de caracterização desse material, seguido do desenvolvimento de compósitos cimentícios. Espera-se atingir bons resultados, de forma a contribuir com o estado da arte, utilizando uma metodologia capaz de avaliar e averiguar a real aplicação deste material. Com isso, enfatiza-se a necessidade de investigar cada vez mais o emprego da magnetita em compósitos cimentícios, visto que pode acarretar diversas vantagens, principalmente o ganho em propriedades físicas e mecânicas, além de reduzir os impactos ambientais causados pela deposição desses materiais no meio ambiente.
Influência do revestimento secundário sobre as perdas magnéticas em um aço com alta permeabilidade magnética
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-11-29) Costa, Ludmilla Ferreira; Rocco, Daniel Leandro; Rodrigues, Daniella Gomes; http://lattes.cnpq.br/2070919072180240; http://lattes.cnpq.br/1028283049134193; Oliveira, Fernando Castro de; Silva Neto, Almir
Aços elétricos de grãos orientados de alta permeabilidade magnética, HGO, que são convencionalmente usados em transformadores, são processados para alcançar baixa perda de núcleo e alta permeabilidade, na direção de laminação. Nesse trabalho foram analisadas as propriedades magnéticas de um revestimento à base de fosfatos. O objetivo é avaliar, portanto, o efeito do revestimento secundário nas perdas magnéticas em aços elétricos de grão orientado. A densidade superficial do fosfato no aço HGO variou de 0,004 a 0,006 Kg/m2, e as tensões médias de tração geradas pelo componente no metal foram de 3,67 a 7,03 MPa, dependendo da espessura do revestimento, que possui média de . A passagem de indução magnética variou com a presença do revestimento, sendo que o aço sem revestimento apresentou a maior permeabilidade, além de uma assimetria na curva de histerese. O revestimento secundário reduziu as perdas magnéticas em 1,7 T/50 Hz, variando de 0,988 W/kg a 1,199 W/kg nas lâminas individuais. Usando o modelo fenomenológico de separação de perdas, Ph (perda por histerese), Pa (perda anômala) e Pc (perda clássica) foram calculadas, com amostras sem revestimento secundário mostrando maiores valores de Pa a partir de 20 Hz. Em 1,7 T/50 Hz, em relação às perdas totais, as perdas Ph aumentaram em 6,5%, as perdas Pc permaneceram constantes, representando 1%, e as perdas Pa aumentaram em 6,3%. Abaixo de 20 Hz, Ph foi maior que Pa e Pc, havendo uma inversão acima desse limite, onde Pa se tornou maior que os outros dois componentes em toda a faixa de frequência. Esses resultados evidenciaram que o revestimento desempenha um papel fundamental sobre as perdas magnéticas, e em frequências mais elevadas o revestimento minimiza as perdas magnéticas relacionadas a rotação de paredes de domínio no material.
Estudo de filmes finos de óxido de titânio e óxido de nióbio em aço inox 304: preparação, caracterização e avaliação do aumento da proteção contra corrosão
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-08-16) Santos, Brenda Ghiane Pena; Oliveira, Fernando Castro de; Silva Neto, Almir; http://lattes.cnpq.br/9638508781178425; http://lattes.cnpq.br/4957496389166388; http://lattes.cnpq.br/9447347662508698; Amaral, Erriston Campos; Coleti, Jorge Luis; Lima, Leonardo Ramos Paes de
A corrosão de materiais metálicos representa um custo significativo, correspondendo em média a 3% do Produto Interno Bruto (PIB) dos países. Este estudo busca avaliar o potencial de filmes finos compostos por titânio e nióbio no retardo da corrosão do aço AISI 304 em ambientes contendo íons cloreto. Nas últimas décadas, há aumento na pesquisa científica voltada às propriedades e aplicações do dióxido de titânio (TiO2), e a combinação desse material com Nb2O5 em filmes finos, tendo mostrado promissor na prevenção da corrosão do aço AISI 304. O filme fino é desenvolvido pelo método sol-gel e técnica de deposição por dip-coating, seguido de tratamento térmico. As análises morfológicas e XRD, indicam a fase anatase predominante no TiO2 e ocorrência de substituição isomórfica até 20% de nióbio. A partir de 30%, há segregação de fase. Os ensaios eletroquímicos ocorrem em HCl 2 mol L -1. MEV revela deposição satisfatória do filme fino sobre o AISI 304. No entanto, indica a presença de regiões com descontinuidade. As curvas de polarização apresentam corrente de corrosão para o AISI 304 sem revestimento de filme fino de 128,72 μA, para filmes finos a média a corrente de corrosão é de 0,34 µA e para filmes com descontinuidades a média foi de 6,44 µA. Esta redução significativa na corrente, evidencia eficiência de proteção à corrosão do filme nas concentrações estudadas, devido aos altos percentuais de inibição à corrosão. A Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS) apresenta alta resistência à transferência de carga, indica menor taxa de corrosão nos filmes TiO2/Nb2O5 em comparação com o AISI 304 sem revestimento.
Avaliação da quitosana como inibidor de corrosão verde para aço inox 304 em meio ácido clorídrico
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-04-27) Quintão, Herlon Charlles Moura; Silva, Tiago Almeida; Silva Neto, Almir; http://lattes.cnpq.br/9638508781178425; http://lattes.cnpq.br/0577261810854086; http://lattes.cnpq.br/0603649423047554; Vicentini, Fernando Campanhã; Oliveira, Fernando Castro de
A quitosana é um bio-polímero natural encontrado no exoesqueleto de crustáceos, tem baixo custo e alta disponibilidade. O aço inoxidável AISI 304 possui excelentes propriedades mecânicas, boa resistência ao impacto e conformabilidade o que o torna um aço versátil e consequentemente está entre os aços inoxidáveis mais produzidos no Brasil. O ácido clorídrico (HCl) é de comum utilização nos processos siderúrgicos. Dadas a importância do aço AISI 304 e do ácido clorídrico e das características químicas da quitosana, no presente trabalho avaliou-se a potencialidade dela como um inibidor de corrosão ambientalmente amigável para aço inoxidável 304 em meio de ácido clorídrico. Foram realizados ensaios eletroquímicos conduzidos em meio de HCl, tanto na ausência quanto na presença de quitosana em diferentes níveis de concentração e, também, do sal iodeto de potássio (KI) como aditivo, visando obter parâmetros eletroquímicos relativos à corrosão do aço inox 304, tais como, potenciais de corrosão, densidades de corrente de corrosão, taxas de inibição, coeficientes de Tafel, resistência à polarização e resistências de transferência de carga. Os ensaios realizados consistiram em medidas de potencial de circuito aberto, curva de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Corpos de prova devidamente cortados e preparados foram empregados nos ensaios. Realizou-se ainda a caracterização morfológica e química da superfície dos corpos de prova antes e após o contato com os diferentes meios corrosivos empregando-se microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman. Com base nos resultados eletroquímicos e de caracterização, foi possível comprovar a sinergia entre a quitosana e o idodeto de potássio (KI). O ensaio de potencial de circuito aberto apresentou aumento de OCP de -408mV na solução sem inibidores para -283mV na solução com mistura quitosana/KI. O ensaio de polarização potenciodinâmica mostrou a redução da densidade de corrente de 78 µAcm-2 na solução sem inibidores, 17.9 µAcm-2 na solução com quitosana e 8,3 µAcm-2 na solução de quitosana/KI. Nesse ensaio, foi evidenciado também a eficiência da quitosana como um inibidor de corrosão para aço inox 304, alcançando-se taxas de inibição de 77,1% com quitosana e 89,4% com a mistura de quitosana/KI. Através da espectroscopia de impedância eletroquímica, foi obtido resistência a resistência a transferência e carga sendo 505 na solução sem inibidores, 1360 na solução com quitosana e 2740 quitosana/KI.O MEV mostrou a redução do surgimento de pites com a adição dos inibidores.
Aparato experimental para medidas de ciclos de histerese em materiais magnéticos
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-11-28) Almeida, Jander Nikolas Santana de; Rocco, Daniel Leandro; http://lattes.cnpq.br/1028283049134193; http://lattes.cnpq.br/6421138321715578; Santos, Mirela de Castro; Meireles, Leonel Muniz; Silva, Marlon Marques da
Os aços elétricos são materiais ferromagnéticos notáveis, com a capacidade de amplificar um campo magnético externo aplicado por milhares de vezes, uma característica conhecida como permeabilidade magnética. Equipamentos como o quadro de Epstein da empresa Brockhaus, embora altamente precisos, são caros e requerem que as amostras tenham um formato específico, limitando sua aplicabilidade. Em um ambiente acadêmico, onde as amostras frequentemente são pequenas e variam em formato e tamanho, surge a necessidade de desenvolver um dispositivo acessível que possa medir e analisar as características da perda magnética. O presente estudo delineia a concepção de um aparato, integrando um gerador de sinal, bobinas, circuitos RL e RLC, e lâminas de aço GNO, com o objetivo de conduzir uma análise do comportamento elétrico e magnético de um sistema com ênfase na curva de histerese magnética. Como parte integrante do processo, desenvolvemos um software web dedicado, capaz de analisar os dados do circuito e construir em tempo real a curva de histerese, adaptando-se de forma responsiva a mudanças na frequência ou em outros parâmetros do circuito elétrico. O aparato demonstrou eficácia ao gerar resultados na curva de histerese magnética, comparáveis aos obtidos por equipamentos comerciais. Adicionalmente, possibilitou análises detalhadas da curva do campo magnético H e a indução magnética B no sistema. Foi possível observar a diferença de fase e a relação no formato da curva de histerese. Também foi possível estudar os sinais do circuito elétrico, como o comportamento da corrente elétrica e a tensão da resistência 1 e no capacitor. Além disso, o estudo abordou a relação entre a área, diferença de fase e tensão do circuito em relação à indução da bobina 1 e 2 do circuito, proporcionando uma melhor compreensão das interações no sistema. O software web desenvolvido ficará disponível para futuros estudantes e pesquisadores, facilitando a continuação deste importante trabalho. A expectativa é que esta ferramenta seja uma contribuição valiosa para a comunidade acadêmica e científica.
Avaliação de desempenho de compósito de matriz cimentícia reforçado com grafite expandido
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-08-30) Lourenço, Luana de Assis; Silva, Tiago Almeida; Tolentino, Evandro; http://lattes.cnpq.br/7178071915682604; http://lattes.cnpq.br/0577261810854086; http://lattes.cnpq.br/4759748777880704; Rocco, Daniel Leandro; Moravia, Weber Guadagnin
A presente pesquisa teve o objetivo de verificar o desempenho mecânico e caracterizar quimicamente três diferentes amostras de argamassas que utilizaram 0%, 0,25% e 0,75% de grafite expandido em sua composição como reforço para matriz cimentícia. Primeiramente, realizou-se a caracterização química e física do agregado miúdo, do grafite expandido e do cimento Portland utilizado, com o intuito de verificar a qualidade dos materiais e levantar todas as informações necessárias. Posteriormente, foram moldados os corpos de prova, dos quais totalizaram três diferentes tipos de amostra. Tais amostras passaram pelo processo de cura e com a idade final de 28 dias, foram realizados os ensaios mecânicos e de caracterização dos materiais. Os resultados obtidos foram calculados, analisados e comparados com pesquisas similares e pode-se concluir que a utilização de grafite expandido em argamassas, para as duas amostras que receberam o reforço, obtiveram resultados promissores para diferentes tipos de argamassas e com diferentes finalidades. As argamassas com 0,25% de grafite expandido apresentaram o melhor desempenho quanto a força e tensão máxima e tenacidade e as amostras com 0,75% de grafite expandido apresentou melhor módulo de elasticidade.
Análise do efeito da agitação eletromagnética sobre a evolução microestrutural, textura e propriedades magnéticas de um aço elétrico de grão não orientado com 2% de silício
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-09-20) Toledo Júnior, Francisco Geraldo; Rocco, Daniel Leandro; Paolinelli, Sebastião da Costa; http://lattes.cnpq.br/1342693919211133; http://lattes.cnpq.br/1028283049134193; http://lattes.cnpq.br/8812731190969725; Meireles, Leonel Muniz; Landgraf, Fernando José Gomes; Oliveira Júnior, José Rogério de
A influência do uso da agitação eletromagnética durante a solidificação no processo de lingotamento contínuo foi avaliada para um aço elétrico de grão não orientado com 2 % de silício. Amostras de bobinas laminadas a quente (BQ) oriundas de placas com agitação (46 % de grãos equiaxiais) e sem agitação (15 % de grãos equiaxiais), foram submetidas em laboratório ao recozimento inicial a 1000 °C, laminação a frio para espessura final de 0,50 mm e recozimento final em temperaturas entre 860 °C e 1100 °C. Propriedades como perda e polarização magnética foram medidas nas amostras após o recozimento final. Para avaliação da evolução microestrutural e de textura utilizou-se metalografia ótica, difratometria de raios X e EBSD (Electron Back-Scattering Diffraction). A avaliação das propriedades magnéticas foi realizada utilizando do acessório chapa única para medição de perda e polarização magnética. Em relação ao tamanho de grão da BQ e o tamanho de grão final em função do uso da agitação, os resultados se mostraram similares. Quando o recozimento da BQ foi aplicado, as amostras com o uso da agitação apresentaram crescimento preferencial de grãos. Além disso, o uso da agitação demonstrou diferenças na fração volumétrica das principais fibras (α, γ, η e θ) em todas as etapas de tratamento. Os resultados nas propriedades magnéticas, como polarização magnética (J50) e perda magnética a 1,5 T e 60 Hz (P15/60) demonstram que o uso do agitador eletromagnético em aços de grão não orientado com 2 % de silício é benéfico. O efeito de manutenção dos valores de J50 com o uso da agitação quando a temperatura de recozimento final aumenta, é particularmente importante durante a produção industrial para obter: alta polarização e baixa perda magnética, não observada na condição sem agitação.
Massa cerâmica de resíduos da indústria de cerâmica branca e rejeitos dolomiticos
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2015-05-11) Ribeiro, Vanda Maria; Silva, Sidney Nicodemos da; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/3074561010149227; Bezerra, Augusto César da Silva; Paiva, Paulo Renato Perdigão de
Os materiais cerâmicos a base de poli-silico-aluminatos (ou geopoliméricos), de cura ambiental, podem ser produzidos utilizando como matéria-prima diversos tipos de resíduos disponíveis na indústria, sendo bastante favoráveis ao meio ambiente, pois necessitam de pouca energia para seu processamento. No caso do concreto de polímeros inorgânicos (cimento geopolimérico), a pasta polimérica serviria ainda para aglutinar os agregados graúdos e miúdos e/ou quaisquer outros materiais não reativos. Este processo de polimerização envolve reações altamente alcalinas (NaOH) na presença de minerais contendo Al-Si, produzindo a ligação polimérica do tipo Si-O-Al-O, o que permite a cura na temperatura ambiente. A produção deste material cerâmico é dependente da composição, processo e aplicações pretendidas. Neste trabalho, o principal insumo empregado foi a porcelana, descartada do processamento de pia e vasos sanitários, com defeitos estéticos (DECA). Estas porcelanas são compostas por argila caulinítica, quartzo e feldspato, e passam por um processo de queima entre 1.000 e 1.300°C por várias horas, formando uma fase vítrea além de quartzo alfa, mulita primária e secundária. Este será um fator importante na reutilização ou reciclagem da porcelana, visto ser a mesma fortemente influenciada pela quantidade de fase vítrea (indutora da reação pozolânica) e pelas fases cristalinas presentes. O processo de produção das porcelanas sanitárias emprega também o gesso na produção de moldes e este, possuindo uma determinada vida útil é descartado após esse período. Atualmente, uma grande parte destes dois resíduos industriais vai para aterros industriais, ou é lançada incorretamente como resíduos da construção civil de demolição (RCD). Esse trabalho trata do estudo de reaproveitamento destes resíduos com a finalidade de produzir e caracterizar uma massa a partir de resíduos cerâmicos. Foram utilizados como matéria prima (resíduos industriais) a porcelana (cerca de 50 a 70% da massa), o gesso como redutor de pega 10%), o minério de dolomita como chamote (0 ou 10%) e mais um aglomerante alcalino NaOH (10 a 20%) onde, após a adição de água de amassamento, foram confeccionados os corpos de prova (CPs). Também foram realizadas caracterizações físico-químicas dos CPs, ensaios mecânicos e análises térmicas dos materiais obtidos. Os resultados dos ensaios mecânicos e térmicos foram satisfatórios, demonstraram grande possibilidade de utilização dos resíduos, como matéria prima, na produção de cimentos geopoliméricos. Com este procedimento, buscou-se dar um destino proveitoso aos resíduos, transformando-os em um novo produto de maior valor agregado, do ponto de vista ambiental e tecnológico.
Obtenção e caracterização de filmes de TiO2 por tratamento eletroquímico anódico sobre a liga Ti-6Al-4V
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-11-19) Silva, Lorena de Azevedo; Silva, Sidney Nicodemos da; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/6394151423691219; Pinheiro, Ivete Peixoto; Sade, Wagner
O titânio e suas ligas são amplamente empregados na área biomédica como implantes e próteses ortopédicas devido às suas propriedades mecânicas, resistência à corrosão e biocompatibilidade. Em condições normais o titânio é recoberto por um filme de óxido natural de espessura de 1,5 a 10 nm, composto principalmente por TiO2. A literatura descreve como o único metal que possui um óxido sobre sua superfície capaz de melhorar a biofuncionalidade, resultando em uma resposta biológica mais favorável do tecido circundante. No entanto, após alocação desses biomateriais metálicos no meio fisiológico, reações nesta interface (superfície do implante/tecido) podem causar efeitos locais ou sistêmicos devido às características como dureza, energia superficial, composição, estrutura de poros, rugosidade e topografia, bem como as condições locais do tecido com liberação de debris. Esse fenômeno pode ocorrer porque a resposta anatomo-fisiológica pode ser afetada, além das propriedades químicas superficiais, pela morfologia e rugosidade superficiais desse biomaterial metálico. Neste trabalho a liga Ti-6Al-4V teve sua superfície modificada por processamento eletroquímico com o objetivo de melhorar a resistência ao desgaste, elevando a biocompatibilidade por meio de aspectos externos, como por exemplo: espessura do filme de TiO2, coeficiente de desgaste, microdureza e rugosidade tornando mais eficaz abiofixaçãoe aderência do biomaterial ao tecido ósseo. A caracterização físico-química e biológica envolveu a microscopia eletrônica de varredura, a espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (electrondiffractionspectroscopy - EDS), difração de raios-X, fluorescência de raios-X, microdurezavickers, ensaio de desgaste à abrasão, rugosidade e citotoxidade, que é uma exigência para materiais de aplicação biomédica.Essa avaliaçãovisou determinar a combinação de variáveis de processo que influenciam de forma positiva nas características do filme formado, e desta forma contribuir para que os produtos recobertos eletroquimicamente ofereçam maior confiabilidade em sua aplicação.
Estudo cinético da corrosão do aço carbono em meio ácido clorídrico e nítrico
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-12-06) Martins, Renata Maria Seara; Oliveira, Fernando Castro de; Silva Neto, Almir; http://lattes.cnpq.br/9638508781178425; http://lattes.cnpq.br/4957496389166388; http://lattes.cnpq.br/2977616321127486; Coleti, Jorge Luis; Costa, Tiago Almeida
A corrosão é um processo espontâneo que gera grandes prejuízos econômicos para diversos setores industriais, resultando na perda de milhões de dólares anualmente. O aço carbono 1020, devido às suas propriedades mecânicas e baixo custo, é amplamente empregado em indústrias siderúrgicas, refinarias de petróleo, indústria automobilística, agroindústrias, entre outras. Este trabalho apresenta um estudo detalhado sobre a cinética do mecanismo de corrosão do aço carbono 1020 em soluções de ácidos fortes, amplamente utilizados em contextos industriais e rotinas de laboratório. Para isso, foram realizadas medições diretas (perda de massa) e indiretas (pH, condutividade iônica, curvas de polarização e potencial de circuito aberto) da taxa de corrosão do aço carbono 1020 em diferentes concentrações de ácidos clorídrico (HCl) e nítrico (HNO3). Nos ensaios com HCl, os resultados de perda de massa, pH e condutividade iônica indicaram uma cinética de corrosão de ordem zero (k = 10⁻⁵ g min⁻¹), sugerindo a existência de um gargalo no mecanismo de corrosão, corroborado pelas análises de polarização e potencial de circuito aberto. Esse gargalo foi atribuído à saturação da superfície do aço por íons H⁺ e Cl⁻, resultando em um processo de corrosão uniforme, como observado nas imagens microscópicas obtidas por meio de análise metalográfica. Por outro lado, no sistema contendo HNO₃, os mesmos experimentos revelaram uma cinética de primeira ordem nos primeiros 60 minutos de exposição (k = 10⁻² g min⁻¹ a 10⁻³ g min⁻¹). Após esse período, houve a passivação da superfície do aço, devido à presença de íons nitrato (NO₃⁻). Além disso, foi observado o efeito da solubilidade das fases contendo perlita e carbonetos, que aumentaram a área de contato da superfície do aço, evitando a saturação observada no sistema HCl. Este estudo contribui para uma compreensão mais profunda da corrosão do aço carbono 1020 em ambientes ácidos, fornecendo análises sobre a sua resistência e os mecanismos de corrosão que ocorrem em diferentes condições industriais.
Avaliação do potencial catalítico do fosfato de cálcio para combustíveis líquidos utilizados em motores Otto
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2011-03-16) Caio Julio Motta de Lima; Silva, Sidney Nicodemos da; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/0604603079373367; Shevlin, Craig Martin; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira
O uso de veiculos automotores produz mais poluentes do que qualquer outra atividade humana, sendo apontado como a principal fonte de emissão atmosférica do inicio do século XXI. Durante a combustão da gasolina, principal combustível Iíquido utilizado em motores de ciclo Otto, são emitidas várias substâncias, entre elas estão gases como o dióxido de carbono (CO2) e o monóxido de carbono (CO), e também emitidos hidrocarbonetos que resultam da queima incompleta. As estatísticas comprovam que os veículos automotores (Diesel e Otto) são os responsáveis pela maioria das emissões de poluentes has regiões metropolitanas das grandes cidades do Brasil. Desta forma, constata-se a necessidade de se desenvolverem métodos para melhorar o processo de combustão, para que a queima dos combustíveis Iíquidos seja mais eficiente, de modo a permitir a redução do consumo e consequentemente a emissão de poluentes atmosféricos. Neste trabalho, o Fosfato de Cálcio Bifásico ou BCP, Biphasic Calcium Phosfate, com dimensões controladas foi aplicado para o estudo da otimização da queima da gasolina e do álcooI. A pesquisa realizada, também, compreendeu a caracterização morfológica das amostras de fosfato de cálcio, com o objetivo de se relacionar parâmetros estruturais com a eficiência do craqueamento obtido em experimentos em bancada. Para a gasolina comercial, combustivel mais utilizado em motores de ciclo Otto, os dados obtidos, neste trabalho, revelaram que o percentual de craqueamento no sistema experimental foi de 10 a 60% em peso, para temperatures próximas de 80°C, equivalentes as temperaturas de funcionamento dos motores. As análises por cromatografia gasosa e pelo espectrômetro de massa indicaram que a composição dos gases formados pelo craqueamento (gases da gasolina) é constituida de butanos e etilenos, que em testes prático, se mostraram bastante entáIpicos. Os resultados alcançados experimentalmente sugerem que a aplicação direta do BCP no sistema de alimentação de combustivéis Iíquidos dos motores de ciclo Otto é viável tecnicamente, pois evidenciam que seu uso promove a redução do tamanho das moléculas do combustível, por meio da transformação de componentes pesados da gasolina em moléculas menores que possibilitam uma queima mais eficiente, desta forma se constitui em uma excelente estratégia para a melhoria do rendimento e redução das emissões atmosféricas dos motores de ciclo Otto.
Estudo da ocorrência e análise do fluxo retrógrado no canhão da cânula do cateter venoso curto periférico
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2012-03-12) Goulart, Maria Luisa de Oliveira; Sousa, Alexandre Rangel de; Costa Júnior, Ezequiel de Souza; http://lattes.cnpq.br/8108524028271329; http://lattes.cnpq.br/9897600291568251; http://lattes.cnpq.br/3014165796820875; Moravia, Weber Guadagnin; Braga, Luciene Muniz
O cateter curto periférico é um instrumento médico hospitalar utilizado para punção venosa. Ele é composto por uma agulha de aço inoxidável e uma cânula de polímero. Sabe-se que durante a operacionalidade do cateter existe o risco de escoamento sanguíneo externo pelo compartimento da cânula. Acredita-se que este fluxo retrógrado representa um problema de risco biológico para os profissionais de saúde. Dentro deste contexto o principal objetivo da pesquisa é estudar a ocorrência de fluxo sanguíneo retrógrado na parte distal do canhão da cânula do cateter curto periférico. A metodologia para investigação deste evento envolveu a revisão da literatura, estudo da ocorrência de fluxo sanguíneo retrógrado através da cânula, investigação do tempo operacional, análise da quantidade de vazão sanguínea pela equação de Poiseuille e aplicação de um questionário a respeito da opinião de profissionais da área sobre o tema. De 52 observações 27% evidenciaram escoamento na saída da cânula no ato da punção venosa. A faixa de volume de sangue estimado nas operações foi de 10,2 mL a 7,12 mL para agulha de calibre 22G e 11,9 mL a 42,7 mL para agulha de calibre 21G.
Estudo da degradação provocada por agentes físicos em resinas compostas utilizadas em restaurações dentárias diretas
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2012-05-22) Rezende, Rosemarie Rocha e; Costa Júnior, Ezequiel de Souza; Costa, Hermes de Souza; http://lattes.cnpq.br/1272237997189988; http://lattes.cnpq.br/8108524028271329; http://lattes.cnpq.br/5362651390072553; Costa, Herman Sander; Silva, Sidney Nicodemos da
Os compósitos dentais utilizados em restaurações estéticas são formados principalmente por uma matriz polimérica e partículas inorgânicas. Necessitam apresentar propriedades mecânicas e físicas como dureza, resistência ao desgaste e estabilidade de cor, adequadas para suportar as condições adversas do ambiente oral, que favorecem diversos tipos de degradação, como alteração de cor, desgaste e fraturas, que podem ocorrer durante a vida útil do compósito. Os compósitos são constantemente submetidos a testes e modificações no seu processamento buscando melhor desempenho. O objetivo deste trabalho foi investigar a susceptibilidade de restaurações dentárias diretas, confeccionadas de resina composta, a degradações provocadas por bebidas presentes na dieta alimentar. Dois compósitos comerciais com nanopartículas foram submetidos a meios não alcoólicos e alcoólicos fermentados: água, cachaça, cerveja, refrigerante a base de cola e vinho, por períodos de 7 e/ou 14 dias. Os compósitos foram analisados por termogravimetria, espectroscopia no infravermelho, difração de raios-X, microscopia óptica e eletrônica de varredura. Foram realizados ensaios de absorção, microdureza Vickers e resistência à fratura sob tensão ambiental (environmental stress cracking - ESC). Observou-se que os compósitos são afetados pelos meios, ocorrendo absorção e redução da dureza. Concluiu-se que os meios promovem alterações nas propriedades dos compósitos, embora não se tenha observado ESC durante o período de estudo.
Desenvolvimento de um compósito de ácido hialurônico com microesferas de fosfato de cálcio bifásico para reparação de estruturas anatômicas subdérmicas
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2012-12-06) Silva, Edirlaine Soares da; Silva, Sidney Nicodemos da; Fialho, Silvia Ligório; http://lattes.cnpq.br/6277013725246341; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/8274210066961217; Pinheiro, Ivete Peixoto
Preenchedores dérmicos são biomateriais injetáveis constituídos de uma combinação de polímeros naturais ou sintéticos, às vezes com uma segunda fase na forma de partículas para dar reforço mecânico (nestes casos microesferas ou (whiskers). São utilizados como agentes de enchimento e/ou como estruturas tridimensionais organizando o crescimento celular e estimulando a formação de um tecido epitelial quando em contato com o tecido conjuntivo. Sua principal indicação é para tratar defeitos de contornos causados por envelhecimento, danos provocados pela exposição à luz solar, doenças e traumas. Atualmente, uma das estratégias de maior eficácia para reparação ou restabelecimento das funções de tecidos moles tem sido o desenvolvimento de preenchedores formados pela combinação de dois ou mais biomateriais neste caso, um biopolímero hidrossolúvel associado com uma biocerâmica. Assim, as partículas de fosfatos de cálcio bifásico - BCP (hidroxiapatita/betaTCP) estimulam a formação de colágeno em seu entorno, enquanto, o hidrogel carreador produz imediata correção, sendo absorvido gradualmente. O BCP se fixa no local impendido a migração e devido sua lenta degradação proporciona uma longevidade maior do preenchedor. Neste trabalho foram processados e caracterizados compósitos de ácido hialurônico - AH e de microesferas de fosfato de cálcio bifásico - BCP com diâmetro inferior a 38 Lm. O AH e BCP na forma de pós foram caracterizados através da espectroscopia de infravermelho (FTIR), difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e o AH quanto à capacidade de absorção de água. Para avaliação do desempenho na seringa (viscosidade em condição de uso) do compósito foi analisado seu comportamento reológico, bem como sua injetabilidade. Os resultados mostraram que os géis são constituídos por mais de 80% de água. Ocorreu diminuição da viscosidade do compósito com a diminuição da massa de AH. O material apresentou comportamento não-newtoniano pseudoplástico à 25ºC e 37ºC e viscosidade típica de gel, com módulo elástico maior que o viscoso (G'?G"). A extrusão foi influenciada pela concentração total de AH. O compósito apresentou melhor fluidez com a agulha de maior calibre (22G). A DRX e FTIR mostraram espectros com picos característicos de BCP e AH. Estes resultados demonstraram que os compostos propostos neste estudo apresentam características compatíveis para serem utilizados como preenchedores dérmicos, possuindo potencial para ser um candidato para restabelecimento de tecidos moles.
Estudo de usinabilidade do aço ABNT 4340 endurecido no torneamento om alta velocidade de corte sob diferentes condições de lubrificação
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2012-12-14) Paula, Antonio Romero de; Silva, Leonardo Roberto da; http://lattes.cnpq.br/1005256816612049; http://lattes.cnpq.br/9074866889505108; Santos, Sandro Cardoso; Abrão, Alexandre Mendes
O desenvolvimento de novos materiais para ferramentas de corte tem favorecido o processo de torneamento de aços endurecidos, que vem substituindo em alguns casos o processo de retificação, por possibilitar a redução do tempo de produção e do custo de fabricação, além de poluir menos o ambiente de chão de fábrica. Adicionado a isso é possível obter peças com elevado acabamento superficial com velocidade de corte acima das convencionais, obtendo ótima produtividade. Os fluidos de corte convencionais utilizados nos processos de usinagem são um risco ambiental. Recentemente, os aspectos ambientais têm-se tornado cada vez mais importantes dentro dos processos produtivos. Desta forma, este trabalho pretende estudar a usinabilidade do aço ABNT 4340 endurecido no torneamento com alta velocidade de corte sob diferentes condições de lubrir-refrigeração (a seco, com jorro e com mínima quantidade de lubrificante -MQL), utilizando ferramentas de metal duro, cerâmica e Nitreto Cúbico de Boro Policristalino (PcBN) na operação de acabamento. Ressalta-se que neste trabalho pretende-se também explorar o conceito da mínima quantidade de lubrificante (MQL) no torneamento com alta velocidade de corte em materiais endurecidos. A avaliação do desempenho das diversas condições de lubrir-refrigeração, das ferramentas e dos parâmetros de corte consistiu na análise dos seguintes parâmetros: vida, mecanismos de desgaste e integridade superficial (rugosidade, microestrutura e microdureza). Os resultados possibilitaram avaliar o comportamento dos diferentes métodos de lubrir refrigeração no desempenho dos parâmetros citados, contribuindo assim para uma manufatura ecologicamente correta. Em geral, os resultados mostraram que o material da ferramenta e o tipo de lubri-refrigeração influenciam o comportamento dos mecanismos de desgaste, a vida da ferramenta e a integridade superficial. O desgaste dominante foi o de flanco e os mecanismos foram abrasão, attrition (aderência com arrastamento) e provável difusão nas ferramentas de PcBN. As ferramentas de PcBN e cerâmica revestida mostraram-se bastante promissoras na condição de alta velocidade de corte, resultando na melhoria da eficiência do processo.
Caracterização das propriedades mecânicas dos recobrimentos de NiP aplicado ao aço ABNT 1020
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2013-01-22) Pinheiro, Ivete Peixoto; Sade, Wagner; http://lattes.cnpq.br/6920797663844597; http://lattes.cnpq.br/6117501358477717; http://lattes.cnpq.br/7343414275348360; Silva, Sidney Nicodemos da
Os efeitos dos tratamentos térmicos sobre a microestrutura e/ou melhoria das propriedades mecânicas do recobrimento químico de níquel fósforo (NiP) tem despertado interesse estratégico visando incrementar diversas aplicações importantes nos segmentos industriais, por exemplo, a indústria têxtil, de petróleo, gás, minero-metalúrgico dentre outros. A escassez de resultados na literatura quanto às propriedades mecânicas do recobrimento de NiP (com teores médio e elevado de fósforo) e a sua adesão ao substrato motivaram este trabalho. A deposição química autocatalítica de níquel e de fósforo sobre uma superfície de aço-carbono foi realizada pela empresa Niq-Par Indústria e Comércio Ltda. Neste trabalho, foram depositados recobrimentos de NiP pelo processo autocatalítico, sobre amostras de aço ABNT 1020 com dimensões quadrada de 50x50 mm e 3mm de espessura. Por meio da espectroscopia de fluorescência de raios X identificaram-se os elementos do substrato e do recobrimento. Os percentuais em peso de fósforo encontrados nos recobrimentos foram de 7% para o NP1 e 11% para o NP2. Realizaram-se tratamentos térmicos com o objetivo de promover a precipitação no intervalo de tempo de 1 às 3h e temperaturas entre 300°C a 500°C com resfriamento ao ar livre. Posteriormente mediu-se a dureza Vickers (HV) nas amostras antes e após tratamentos térmicos. Para os melhores resultados de dureza, os tratamentos térmicos de precipitação foram realizados dentro de forno a vácuo para garantir superfícies isentas de oxidação. O ensaio de riscamento avaliou os resultados da adesão do NiP com espessura de (29±2) ?m para NP1 e (28±2) ?m para NP2. Concluiu-se que houve efeito significativo do tratamento térmico e do percentual de fósforo nos resultados de microdureza e na aderência medida por riscamento (scratch test) aplicando forças variáveis pela técnica de penetração. Os resultados nas condições investigadas reforçam dados da literatura quanto à aderência do filme depositado.

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