Mestrado em Engenharia de Materiais

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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.
Avaliação da resistência à fadiga de aços inoxidáveis de estrutura martensítica obtida por tratamento térmico de um aço AISI 420 e por deformação plástica em um aço AISI 301LN
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-08-29) Santos, Maurício Pinheiro dos; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Castro, Geovane Martins; http://lattes.cnpq.br/6210436790897464; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/5263860778478706; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Castro, Geovane Martins; Lopes, Wellington; Santos, Leandro de Arruda
A resistência à fadiga é um fator crucial quando se trata de determinar o desempenho e a confiabilidade dos materiais metálicos para aplicação de componentes e estruturas sujeitas a carregamentos intermitentes, e dada a sua importância, tem sido estudada extensivamente nas últimas décadas. Em particular, aços inoxidáveis com estrutura martensítica são amplamente utilizados em uma variedade de aplicações industriais devido a associação de elevada resistência mecânica e excelente resistência à corrosão. Entretanto, a resistência à fadiga desses aços pode ser significativamente afetada pelos processos de fabricação envolvidos em sua obtenção. Neste contexto, o tratamento térmico e a deformação plástica são duas técnicas comuns utilizadas para modificar a microestrutura e as propriedades dos aços inoxidáveis. No presente trabalho foi investigada a resistência à fadiga dos aços inoxidáveis AISI 420 e AISI 301LN, ambos predominantemente martensíticos, obtidos por diferentes rotas de processamento. O aço AISI 420 foi submetido aos tratamentos térmicos de têmpera e revenimento, enquanto o aço AISI 301LN passou por um processo de laminação a frio com redução de 54% na espessura, promovendo transformação martensítica induzida por deformação. Apesar de apresentarem resistência mecânica e dureza semelhantes, diferenças significativas na resistência à fadiga foram observadas. Para compreender a relação entre processamento, microestrutura e comportamento em fadiga, foram empregadas técnicas de caracterização, incluindo difração de raios X (XRD), microscopia Óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Os resultados mostraram que o aço AISI 301LN apresentou maior resistência à fadiga em comparação ao aço AISI 420, atribuída à sua microestrutura refinada e mista (martensita + austenita) e ao endurecimento por deformação. O aço AISI 420 exibiu uma iniciação de trinca mais precoce, relacionada à sua menor capacidade de absorção de deformação plástica antes da nucleação de trincas. Esses achados fornecem subsídios para otimizar o uso desses materiais em aplicações críticas, destacando o impacto das rotas de fabricação na resistência à fadiga.
Caracterização biológica de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs) de origem natural para potencial uso no tratamento de neoplasia
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-04-28) Ferreira, Claudiomar Marcelino da Silva; Azevedo, Danielle Marra de Freitas Silva; Silva, Sidney Nicodemos da; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/7795258578825314; http://lattes.cnpq.br/6492252744276084; Silva, Danielle Marra de Freitas; Silva, Sidney Nicodemos da; Drumond, Mariana Martins; Freitas, Kátia Michelle; Silva, Breno de Mello
O câncer caracteriza-se como uma doença multifatorial, sendo uma das principais patologias causadoras de morte no mundo. No tratamento convencional efeitos adversos sistêmicos nos pacientes são frequentes. Diversos trabalhos têm relatado novas abordagens terapêuticas para o combate ao câncer, dentre elas, destaca-se o procedimento de hipertermia magnética (HM) utilizando nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs). A HM é uma técnica baseada na aplicação de um campo magnético alternado (AMF) sobre as nanopartículas que dissipam o calor e induzem a apoptose em células tumorais. Em trabalhos anteriores desenvolvidos pelo nosso grupo de pesquisa foi realizada a caracterização físico-química das nanopartículas de óxido de ferro obtidas a partir do reaproveitamento de resíduos de mineração de ilmenita. O presente trabalho teve como objetivo realizar a caracterização biológica in vitro das nanopartículas de óxido de ferro de origem natural para potencial aplicação no tratamento de câncer. Para isso foi construído um dispositivo de indução de HM de baixo custo. Os parâmetros de AMF utilizados foram: intensidade de 60 Oe, frequência de 279 kHz, tempo de exposição de 30, 60 e 90 segundos e concentração de nanopartículas de 2,5 e 5,0 mg/mL. A eficiência do aquecimento durante a HM foi aferida por meio da Taxa de Absorção Específica (SAR). A viabilidade celular foi avaliada pelo ensaio de exclusão de Azul de Tripan. Todos os experimentos foram realizados em triplicata e os valores expressos como média ± desvio padrão. A normalidade dos dados foi aferida pelo Teste de Shapiro-Wilk. Em seguida, foram realizados os Testes Anova One Way e Tukey para verificar a diferença significativa entre as médias dos grupos. Os resultados indicam que as nanopartículas foram eficientemente esterilizadas com radiação ultravioleta e não são citotóxicas. As nanopartículas de óxido de ferro de origem natural quando submetidas ao AFM são capazes de gerar HM. Além disso, os valores de SAR obtidos estão na faixa de 50 a 200 w/g e, nas duas concentrações de nanopartículas estudadas, após 30 segundos de aplicação de AMF, o valor de SAR observado é maior que o valor de SAR das SPIONs utilizadas clinicamente. A HM gerada pelas nanopartículas induz a morte seletiva de células de câncer de mama humano, mas não afeta a viabilidade de células Vero, uma célula não-tumoral. Esses resultados sugerem que as nanopartículas de óxido de ferro de origem natural exibem um comportamento similar às SPIONs sintéticas e apresentam potencial aplicação no tratamento do câncer.
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.

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