Mestrado em Engenharia de Materiais

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Análise das propriedades mecânicas e tribológicas de um aço baixa-liga (C-Mn-Si-Cr) com 0,26% de carbono e microestrutura multiconstituida
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2016-09-30) Gomes, Marlos Henrique Alves; Pinheiro, Ivete Peixoto; Vieira, Almir Gonçalves; http://lattes.cnpq.br/5618358423068205; http://lattes.cnpq.br/6117501358477717; http://lattes.cnpq.br/7753986711626002; Silva, Ernane Rodrigues; Cruz Junior, José Alberto
Aços de alta resistência são amplamente aplicados em partes estruturais que exigem propriedades como resistência mecânica, tenacidade e resistência ao desgaste abrasivo. O desgaste é uma das falhas mais comuns que ocorrem em componentes mecânicos. Aços baixa-liga oferecem combinação entre baixo custo relativo e desempenho que tornam concorrentes de aços altamente ligados, ferros fundidos e cerâmicos. Tendo em vista o desenvolvimento de novas classes de aços que visam minimizar os efeitos causados pelo desgaste abrasivo, o presente trabalho foi proposto. Os objetivos principais foram obter quatro estruturas multiconstituídas (bainita, ferrita e constituinte MA) de um aço 0,26%C-1,13%Mn- 0,92%Si-0,72%Cr-0,29%Mo-0,18%Ni-0,17%Cu e comparar suas propriedades mecânicas e tribológicas com as de uma estrutura composta por martensítica revenida, típica dos aços resistentes ao desgaste. Pretende-se também avaliar a influência da fração volumetria de austenita retida na resistência ao desgaste através do efeito TRIP. As temperaturas dos tratamentos térmicos escolhidas foram 940°C, 900ºC, 860ºC e 820ºC por 10 minutos, seguido de resfriamento rápido para a temperatura de transformação bainítica de 400ºC por 5 minutos e, finalmente, resfriamento em água. A estrutura martensita revenida foi obtida por austenitização a 940ºC por 10 minutos seguida de têmpera em óleo e revenimento a 250ºC por 2 horas. Microscopia Óptica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foram empregadas para analisar as microestruturas obtidas. A quantidade de austenita foi medida pela técnica das Intensidades Integradas de raios-X e dos demais constituintes por contagem de pontos. Para avaliar propriedades mecânicas após os tratamentos térmicos foram realizados ensaios de dureza e ensaios de tração à temperatura ambiente. A resistência ao desgaste abrasivo foi avaliada por meio de ensaios de microabrasão. As estruturas multiconstituídas apresentaram ductilidade superior à da estrutura martensita revenida, mas possuem dureza e resistência mecânica inferior. Entretanto, os resultados de ensaios de microabrasão mostram que essas estruturas possuem resistência ao desgaste superior à da estrutura martensita revenida.
Estudo do efeito do acúmulo de sujidade na eficiência de módulos fotovoltaicos
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2016-09-30) Lemos, Lucélio de Oliveira; Ferreira, Ângela de Mello; Jota, Patrícia Romeiro da Silva; http://lattes.cnpq.br/0977994271668461; http://lattes.cnpq.br/1228978469230164; http://lattes.cnpq.br/0192243776932421; Batista, Ana Paula; Silva, Sidney Nicodemos da; Avelar, Henrique José
O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, tanto como fonte de calor quanto de luz, é hoje uma das alternativas energéticas mais promissoras. Dentre as diversas aplicações da energia solar, a geração direta de eletricidade através do efeito fotovoltaico, se apresenta como uma das formas mais ecologicamente corretas de gerar energia elétrica. Os módulos fotovoltaicos estão sujeitos a ação da poluição, empoeiramento e demais fatores naturais, que dificultam ou reduzem a incidência dos raios solares nas fotocélulas prejudicando sua eficiência, o que fica claro, quando comparamos as medidas elétricas entre módulos fotovoltaicos com sujidade e limpos. Neste trabalho, além da simulação de sujidade em diferentes módulos fotovoltaicos, estudou-se a influência do acúmulo de sujidade no desempenho de um módulo fotovoltaico instalado no CPEI - CEFET/MG - campus II, há mais de oito anos, gerando energia elétrica por conversão fotovoltaica, sem manutenção de limpeza. Importante ressaltar que neste caso, o módulo foi retirado do gerador fotovoltaico em condições normais de trabalho e caracterizado, quanto à eficiência, antes e após a limpeza de sua superfície. A sujidade acumulada foi caracterizada quanto a sua composição química, biológica e mineralógica. A composição da sujidade mostrou grande quantidade de matéria orgânica, formando biofilme, que provoca redução da transmitância na cobertura dos módulos fotovoltaicos e dificulta a manutenção de limpeza. A comparação entre a superfície do módulo, antes e depois de limpo, mostrou a importância de se estudar e identificar a diferença dos parâmetros elétricos afetados pela sujidade, como biofilmes, que resistem à limpeza natural gerando uma perda de mais de 10 % na potência elétrica durante a conversão fotovoltaica. Com o objetivo de facilitar a caracterização e comparação dos parâmetros elétricos, foi desenvolvido um sistema de teste e medição de forma a calcular e armazenar dados da curva de corrente e tensão (I-V). Os dados arquivados foram analisados e são apresentados no decorrer desta dissertação. Esta pesquisa visa avaliar o efeito da sujidade e identificar as características da sujidade existente no sitio analisado, contribuindo com a melhoria da eficiência na conversão da energia irradiada pelo sol em energia elétrica e a redução nos custos de manutenção dos painéis fotovoltaicos.
Fissuração a frio na soldagem GMAW de um aço de alta resistência
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2018-11-09) Lima, Weber de Almeida; Costa, Maria Celeste Monteiro de Souza; http://lattes.cnpq.br/8178787669759338; http://lattes.cnpq.br/4088686736899598; Silva, Ernane Rodrigues da; Santos, Rogério Felício dos
A fabricação e o desenvolvimento de aços estruturais de alta resistência têm avançado nas últimas décadas, sendo utilizado para a obtenção o processo termomecânico controlado - TMCP, que proporciona ganhos de resistência mecânica e tenacidade através da obtenção de uma microestrutura homogênea de grãos refinados, resultando em componentes mais leves, de boa conformabilidade e soldabilidade. Diante destes avanços que proporcionam a entrada de novos materiais no mercado, o estudo das descontinuidades que estão sujeitas as uniões soldadas é necessário, dentre elas a fissuração a frio, conhecido como fissuração por hidrogênio. Para o estudo deste trabalho foi utilizado um aço estrutural de alta resistência, sendo o mesmo submetido ao ensaio de soldabilidade Tekken Test (Y-Groove) pelo processo Gas Metal Arc Welding - GMAW. O objetivo geral do trabalho foi verificar a ocorrência de trincas nas regiões da solda, observando o tipo de microestrutura resultante e fatores que proporcionaram as mesmas. Os resultados obtidos demonstraram o efeito do pré-aquecimento nas amostras soldadas, resultando em mudanças mecânicas e microestrutural, sendo a região de granulação grosseira da zona termicamente afetada que apresentou os resultados significativos quanto à fissuração por hidrogênio.
Síntese e caracterização de matrizes híbridas tridimensionais de vidro bioativo reforçadas com polímero poli (ácido acrílico) (PAA)
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2016-09-29) Melo, Bárbara Machado e; Costa, Hermes de Souza; http://lattes.cnpq.br/1272237997189988; http://lattes.cnpq.br/3559471843895665; Costa Júnior, Ezequiel de Souza; Oliveira, Agda Aline Rocha de
Atualmente há enorme demanda para utilização de enxertos e próteses no tratamento de danos ósseos. Vidros bioativos (VB) representam materiais biodegradáveis promissores devido às propriedades biológicas. Entretanto apresentam baixa resistência mecânica comparada aos esforços presentes nos tecidos ósseos. Para melhorar propriedades mecânicas destas cerâmicas uma alternativa é sua combinação com polímeros sintéticos. Polímero sintético com uso consagrado em cirurgias esqueléticas é o poli (ácido acrílico) (PAA), aplicado como cimento ósseo. Este estudo objetiva desenvolver hidrogel biocompatível VB/PAA, com resistência mecânica compatível e degradação controlada. Para tanto, foram sintetizados compósitos via método sol-gel com variações dos reagentes TEOS, TEP e CaCl2, adicionados em suspensão de PAA com e sem o uso de catalisador (HF). Análises morfológicas mostraram partículas esféricas aglomeradas e presença de porosidades no material. Análise DRX sugere estrutura semicristalina após associação PAA-VB. O FTIR sugere que os híbridos catalisados com HF apresentam estruturas semelhantes, assim o HF pode ser usado como catalisador na execução do processo sol-gel para se obter o híbrido desejado. Os resultados indicam necessidade de formulações específicas e pH modulado para controle do arranjo polimérico e obtenção de estrutura apropriada no tratamento de defeitos ósseos.
Ladrilhos asfálticos reciclados: contribuição para o estudo de viabilidade técnica
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2016-09-28) Silva, Adriana Cristina Rabelo da; Pádula, Flávio Renato de Góes; http://lattes.cnpq.br/4801461064304302; http://lattes.cnpq.br/6344421132782726; Bezerra, Augusto César da Silva; Martins, Cláudio José
O Concreto Asfáltico Fresado (CAF) quando reciclado a quente e prensado dá origem a um material com características que podem ser adequadas para a confecção de ladrilhos. Ladrilho é definido como revestimento para pisos ou paredes utilizado na confecção de acabamentos em edificações. O principal objetivo da pesquisa é contribuir para o estudo de viabilidade técnica do uso de concreto asfáltico fresado reciclado a quente para confecção de ladrilhos de asfalto reciclado visando o uso na construção civil. Os ladrilhos de asfalto reciclado podem contribuir para a preservação do meio ambiente, ter baixo custo e apresentar caraterísticas que podem proporcionar adequada durabilidade. Para esse estudo foram analisados os processos de fabricação, ensaios físicos e mecânicos e patologias dos ladrilhos de CAF, hidráulicos e cerâmicos, buscando-se a otimização do desenvolvimento da reciclagem de CAF. Para moldagem dos corpos de prova o CAF foi caracterizado, aquecido e prensado para formar blocos que foram cortados posteriormente dando forma aos ladrilhos de asfalto reciclado. Antes da prensagem dos blocos, características como temperatura e pressão foram observadas com finalidade de garantir um processamento mais eficiente dos ladrilhos. Os ensaios realizados nos corpos de prova foram de absorção, módulo de resistência à flexão, resistência à abrasão profunda, degradação em câmara climática e arrancamento. Os ladrilhos de asfalto reciclado apresentaram valores satisfatórios na maioria dos ensaios. Diante dos resultados apresentados, pode-se concluir que o ladrilho de asfalto reciclado pode ser viável do ponto de vista técnico.
Estudo dos parâmetros de processo para a produção de filmes finos à base de sílica e titânia processados por Sol-Gel
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2016-09-26) Silveira, Ineida Maria de Oliveira e; Nunes, Rogério Antônio Xavier; http://lattes.cnpq.br/5290987560774762; http://lattes.cnpq.br/3593352927734374; Padula, Flávio Renato de Góes; Costa, Vilma da Conceição
Foram desenvolvidas sínteses à base de SiO2, TiO2 e de híbridos SiO2-TiO2 usando o TEOS (tetraetil-ortossilicato) e TIP (isopropóxido de titânio) como precursores de sílica e titânia, respectivamente. A partir destas sínteses, monocamadas e duplas camadas de filmes finos puros e híbridos foram depositados sobre substrato de vidro pelo método sol-gel dip-coating. Variando velocidade de deposição dos filmes finos, tratamentos térmicos foram realizados sob diferentes temperaturas por um tempo mínimo de aquecimento de 30 min. Os filmes finos apresentaram transparência, homogeneidade, ausência de trincas, boa aderência e dureza. A influência da composição na estrutura e nas propriedades morfológicas foram estudadas por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura revelando uma estrutura anatásio para filmes finos 100%TiO2 com tamanhos de cristalito em torno de 17 - 39 nm. O estudo da propriedade reflexiva realizado através de análises de espectrofotometria UV-Vis juntamente com medidas de ângulo de contato revelou tanto características reflexivas quanto antirreflexivas e autolimpantes associadas a uma super-hidrofilicidade natural.
Análise de falhas em autoclaves, por meio de FMEA, no processo de higienização e produção de meios de cultura, na área da saúde
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2016-09-23) Lima, Bruno Rodrigues; Maia, Nilton da Silva; http://lattes.cnpq.br/1959433482643214; http://lattes.cnpq.br/4332919068346781; Silva, Ernane Rodrigues da; Castro, Daniel Enrique; Santos, Rogério Felício dos
As autoclaves são equipamentos importantes para esterilização de materiais e matérias-primas, para produção de produtos inertes sem contaminantes possuindo, por isso, uma vasta utilização em laboratórios, hospitais, clínicas odontológicas e indústrias de vários segmentos, como por exemplo, farmacêutico e alimentício. Estes equipamentos são utilizados em áreas onde uma falha pode provocar além de perdas materiais, riscos à saúde das pessoas e, até mesmo, a morte. Este trabalho apresenta o estudo de caso da análise de falhas em autoclaves no processo de higienização e produção de meios de cultura, na área da saúde, com suas interfaces: manutenção, calibração, qualificação, validação, normas técnicas, treinamento e ensaios aplicáveis. Foram utilizadas as técnicas de análise do modo de falha e seus efeitos "FMEA". O estudo foi conduzido em uma organização referência em sua área de atuação. Inicialmente foram ministrados treinamentos abrangendo metrologia, manutenção, validação, qualificação e análise de falhas para os participantes do estudo; posteriormente, analisou-se os processos envolvidos e suas possíveis falhas e, ao final, foram apresentadas alternativas viáveis para implantação das metodologias que confirmem a redução das falhas ou sua eliminação. A metodologia qualitativa proposta demostrou ser eficiente na busca dos dados utilizados neste estudo de caso, indicando as vulnerabilidades específicas da equipe de colaboradores da área e no acompanhamento dos serviços terceirizados. As recomendações deste estudo são o monitoramento dos serviços realizados pela equipe terceirizada com avaliações dos relatórios fornecidos e a qualificação dos prestadores de serviço, treinamento e detalhamento de todas as atividades executadas na área com as respectivas análises das falhas quando necessário e ações preventivas para que elas não se repitam ou ocorram.
Caracterização microestrutural e microdureza de um sistema açoC-Mn/revestimento de INCONEL® 625 e avaliação de diferentes tratamentos térmicos
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2016-07-18) Souza, Edilberto da Silva; Costa, Maria Celeste Monteiro de Souza; Trindade Filho, Vicente Braz da; http://lattes.cnpq.br/7151418330884863; http://lattes.cnpq.br/8178787669759338; http://lattes.cnpq.br/9477271674171216; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Faria, Geraldo Lúcio de
Os tubos de aço C-Mn são comumente utilizados como revestimento nas tubulações dos poços de petróleo das indústrias de óleo & gás desde quando estas iniciaram suas atividades. São várias as solicitações exigidas nos tubos, mas a principal é a resistência à corrosão severa provocada pelo ácido sulfídrico (H2S) ou pelo dióxido de carbono (CO2). A aplicação direta seria a utilização de tubos de aço fabricados com alta liga (Ni, Cr) que têm alto valor agregado e tornariam os custos de aquisição para a produção, inviáveis. A opção para aumentar a resistência à corrosão é a utilização de técnicas de overlay para o revestimento metálico dos aços C-Mn usando superligas de níquel e/ou aços inoxidáveis (NAFFAKH; SHAMANIAN; ASHRAFIZADEH, 2008). O revestimento metálico utilizado é a superliga de níquel INCONEL® 625, que tem boa resistência à corrosão em ambientes agressivos como H2S e CO2 (CARNEIRO et al., 2003; KITTEL et al., 2010; WANG et al., 2013). A deposição de revestimento através do processo de soldagem constitui um procedimento complexo e gera uma Zona Termicamente Afetada (ZTA) que na maioria dos casos é prejudicial (SILVA et al., 2012). Neste trabalho foi feita a caracterização microestrutural e ensaio de microdureza do sistema aço CMn/revestimento de INCONEL 625,antes e após a realização de cinco tratamentos térmicos que simulam possíveis rotas industriais, verificando dentre estes, os mais promissores para aplicações industriais. Os resultados monstraram que o aço usado apresenta boa temperabilidade, mas após a deposição do INCONEL® 625 foi observada uma zona mais dura, chamada de ZTA, com formação de bainita no aço e a presença de carbonetos de molibdênio e nióbio entre as dendritas do revestimento. Alguns tratamentos térmicos realizados deterioraram a microestrutura e a dureza do aço ou não foram capazes de eliminar a ZTA. Já alguns tratamentos térmicos, mostraram bom resultado pela conservação das características originais do aço e do revestimento, além de eliminarem a zona dura (ZTA), com tempos factíveis de serem enquadrados à realidade dos processos produtivos. Palavras-chave: Tratamento térmico; Tubo API 5CT L80; Liga de INCONEL® 625; Deposição por Overlay (cladding).
Aglomerante de baixo carbono a partir da cinza de cavaco de eucalipto e sílica ativa
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2016-04-27) Lara, Luis Felipe dos Santos; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; http://lattes.cnpq.br/0783179484317105; http://lattes.cnpq.br/8256159827074633; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Aguilar, Maria Tereza Paulino; Rezende, Domingos Sávio
A cinza de cavaco de eucalipto (CCE) é um dos principais resíduos provenientes das termelétricas e um dos mais volumosos resíduos sólidos produzidos pelas indústrias nacionais. Essas indústrias produzem anualmente milhões de toneladas de CCE a partir do processo de geração de energia. De acordo com a Indústria Brasileira de Árvores (2016), o consumo brasileiro de eucalipto em 2013, como lenha industrial, foi de 41.832.528 m³ gerando cerca de 4.183.528 m³ de cinzas. Como contribuição ao desenvolvimento sustentável, o objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de um aglomerante alternativo a partir de resíduos da indústria, a CCE e a fuligem de filtro de forno de produção de ferro silício - Sílica ativa (SA). As cinzas utilizadas foram beneficiadas por meio da moagem no moinho de bolas planetário de alto desempenho. A CCE e SA foram caracterizadas por análise visual, microscopia eletrônica de varredura com espectrometria de raios X dispersivo em energia, espectrometria de fluorescência de raios X por energia dispersiva, difração de raios X, análise térmica diferencial e termogravimétrica, perda ao fogo, granulometria por difração de laser e análise de área superficial. Foram confeccionadas pastas e argamassas com diferentes proporções de CCE (40, 50 e 60%), SA (60, 50 e 40%) e soluções alcalinas de hidróxido de sódio com concentrações de 0, 5, 10 e 15 mol/L. As pastas e argamassas foram caracterizadas microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, área superficial, porosidade e resistência à compressão. Os resultados obtidos para as propriedades mecânicas das pastas e argamassas soluções alcalinas de hidróxido de sódio com concentrações de 0, 5 e 10 mol/L foram satisfatórios. Os resultados de resistência à compressão corroboraram com os resultados de microscopia eletrônica de varredura, área superficial e porosidade. Foi apresentado o potencial do aglomerante desenvolvido em reduzir as emissões de CO2 na atmosfera quando comparado com concretos de cimento Portland convencionais.
Revestimento antirreflexivo em vidros voltado para sistemas heliotérmicos: deposição de sílica pelo processo sol-gel
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2016-04-20) Silva, Débora Guimarães da; Nunes, Rogério Antônio Xavier; Costa, Vilma Conceição; http://lattes.cnpq.br/4741083655487998; http://lattes.cnpq.br/5290987560774762; http://lattes.cnpq.br/6595096723304254; Silva, Guilherme Marconi; Sade, Wagner
Filmes antirreflexivos são de fundamental importância para um bom aproveitamento da energia solar em usinas heliotérmicas, pois aumentam a transmitância da luz solar através da redução de perdas por reflexão. Este trabalho trata da deposição, através do método sol-gel, de uma fina camada de revestimento antirreflexivo, constituído de sílica, sobre a superfície de um substrato vítreo. Os filmes foram confeccionados utilizando a técnica do dip-coating em diferentes velocidades, e passaram por um tratamento térmico a 425 °C durante 30 minutos. Foram observados os efeitos do tratamento térmico e velocidade de deposição do filme na refletância das amostras. Na etapa de caracterização foram feitos ensaios de refletância difusa na região do ultravioleta-visível, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de fluorescência de raios X, difratometria de raios X e medições do ângulo de contato da água sobre a superfície dos filmes. As características mecânicas dos filmes foram avaliadas por teste de adesão da fita e dureza pelo lápis. Os filmes com melhores resultados de refletância foram submetidos a tratamento químico através do uso de um agente modificador de superfície para torná-la hidrofóbica, evitando assim que sujidades impregnem na superfície. Para se alcançar melhores resultados de refletância e molhabilidade, foi adicionado ao sol um agente formador de poros. Todos os filmes se apresentaram uniformes e isentos de trincas, conforme observado na microscopia eletrônica de varredura. Foi possível obter um filme antirreflexivo à base de sílica porosa com refletância difusa média entre os comprimentos de onda de 350 e 900 nm de 2,02% e ângulo de contato de 118,32°. Os filmes apresentaram uma adesão de 4B e dureza superior a 2H. Palavras chave: Revestimento antirreflexivo, filme fino de sílica, sol-gel, dip-coating, energia solar.
Misturas asfalticas recicladas a quente: estudo em laboratório utilizando 100% RAP e REOB como agente rejuvenescedor
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-03-23) Mantovani, Gabriel Eduardo Magalhães; Pádula, Flávio Renato de Góes; http://lattes.cnpq.br/4801461064304302; http://lattes.cnpq.br/0196116660197809; Silva, Sidney Nicodemos da; Souza, Raphael Miranda de
O desenvolvimento de pesquisas que buscam incorporar materiais reciclados em novos produtos tem sido cada vez mais constante. Com o aumento do custo dos materiais utilizados na pavimentação junto com políticas cada vez mais rigorosas de proteção ambiental e práticas sustentáveis, a tecnologia de reciclagem de asfalto com alto teor de material fresado ou Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) está se tornando essencial e amplamente investigada em todo o mundo. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar o desempenho mecânico laboratorial de misturas asfálticas recicladas com 100% RAP com adição de agente rejuvenescedor denominado Re- Refined Engine Oil Bottoms (REOB). A adição de REOB em misturas asfálticas está em prática há quase três décadas, contudo, há pouco conhecimento sobre o uso de REOB em misturas recicladas com 100% de RAP. No presente estudo foram confeccionadas 18 (dezoito) misturas com diferentes teores do agente rejuvenescedor (0,00%; 0,25%; 0,50%, 1,00%; 2,00% e 3,00%) e adicionalmente foi feita análise com incorporação do Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) 50/70 virgem (0,00%; 0,50% e 1,00%) nas misturas recicladas de forma a atender aos critérios das Normas DNIT 43/1995 e 33/2021. Todas as misturas apresentaram estabilidade Marshall superiores à estabelecida pela norma DNIT 43/95, porém, nenhuma apresentou fluência Marshall no intervalo prescrito pela mesma norma, apresentando valores superiores ao limite máximo. Evidenciou-se que à medida em que se aumenta o teor de REOB diminui-se o desgaste cântabro. Quanto à resistência à tração por compressão diametral (RT), baixas dosagens de REOB (0,00%; 0,25%) apresentaram ganho de resistência com incremento do CAP, ao passo que, com o aumento do teor de REOB, juntamente com adição do CAP houve uma redução na resistência. Com os resultados obtidos foi possível definir o teor ótimo de REOB (1,00%) com adição de CAP 50/70 virgem (0,7%) atingindo um teor de ligante total (5,60%) para misturas asfálticas recicladas a quente com 100% RAP. A reciclagem a quente de 100% RAP, com adição de REOB e CAP em proporções definidas através de metodologia adequada, pode ser uma alternativa viável para obras de construção e manutenção de pavimentos asfálticos.
Estudo da recristalização em metais via simulação computacional por autômatos híbridos tridimensionais
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-02-25) Braga, Henrique Costa; Silva, Sidney Nicodemos da; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/4000581168785421; 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 pré- determinadas 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 conseguiu- se 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.
Avaliação das características e do desempenho de uma estrutura de paredes finas em ensaios quase estáticos a diferentes taxas de deformação
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-08-17) Amaral, Henrique da Cruz; Maia, Nilton da Silva; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/1959433482643214; http://lattes.cnpq.br/4062802367989237; Maia, Nilton da Silva; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Nascimento Júnior, Hermano; Silva, Gilmar Cordeiro da
As estruturas de paredes finas estão presentes nos componentes estruturais da maioria dos meios de transporte. Durante um acidente, estas estruturas são responsáveis por suportar as cargas impostas a elas, de maneira que a integridade da região ocupada pelos passageiros seja mantida. Tal integridade é obtida convertendo-se a energia proveniente do impacto, em energia absorvida pela estrutura do veículo, por meio de deformação controlada. Neste aspecto, a avaliação de estruturas de paredes finas e a sua capacidade de absorção de energia, são importantes para determinar o nível de proteção ao impacto (crashworthiness). Nesta dissertação é analisado a capacidade de absorção de energia e o desempenho de uma estrutura tubular de paredes finas à diferentes taxas de deformação. A primeira etapa do trabalho foi direcionada à caracterização do material utilizado para fabricação das estruturas, produzidas em períodos distintos. Esta caracterização foi realizada por meio da avaliação da composição química, análise microestrutural e ensaios mecânicos de dureza e tração. Constatou-se que os materiais utilizados, eram aços bifásicos de resistência de tração nominal de 600 MPa. Durante estas análises constatou-se também a diferença entre os materiais adquiridos em períodos distintos (lote 1 e lote 2). Esta diferença pode ser atribuída à composição da matéria prima ou ao processamento do laminado. Apesar destas diferenças ambos os lotes foram classificados como aços bifásicos DP600. A segunda etapa do trabalho foi direcionada à avaliação da influência da taxa de deformação no desempenho e nas propriedades dos materiais em ensaios de tração axial e em ensaios de compressão quase estática. Os corpos de prova para os ensaios de tração foram obtidos a partir da estrutura de paredes finas. Ambos os lotes avaliados, exibiram sensibilidade positiva a taxa de deformação e tiveram um incremento na resistência mecânica em função do aumento da taxa de deformação. Durante os ensaios de compressão axial, levando-se em consideração que ambos os lotes foram classificados como aços bifásicos de níveis de resistência semelhantes, verificou-se que as estruturas de paredes finas tiveram um aumento da resistência mecânica devido à sensibilidade do material e à variação na taxa de deformação. Apesar das diferenças nas propriedades dos materiais do lote 1 e do lote 2, o desempenho das estruturas não foi influenciado significativamente, enquanto componente.
Desenvolvimento e avaliação de uma planta piloto para tratamento de efluentes aquosos contendo metais pesados utilizando o método da eletrocoagulação: análise do desempenho do processo e caracterização do resíduo gerado
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-05-25) Fiuza, Lucas Prates; Ferreira, Ângela de Mello; Neta, Luzia Sergina de França; http://lattes.cnpq.br/7946921413803113; http://lattes.cnpq.br/1228978469230164; http://lattes.cnpq.br/8009604654445988; Ferreira, Ângela de Mello; Neta, Luzia Sergina de França; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Pinheiro, Ivete Peixoto
Os efluentes contaminados com metais pesados oriundos da agropecuária, mineração e atividades industriais ganham destaque no âmbito do tratamento de efluentes, devido à sua elevada toxicidade. Dentre os vários métodos possíveis para tratar estes efluentes, a eletrocoagulação apresenta-se como uma boa alternativa por ser uma técnica versátil e geradora de menores volumes de resíduos, se comparada a outras técnicas de tratamento. Neste trabalho foi construída uma unidade piloto para tratamento de efluentes contendo metais pesados utilizando a técnica da eletrocoagulação. Parâmetros operacionais foram investigados para avaliação e determinação das condições ideais para o processo, buscando menor COE, menor consumo de eletrodos e melhor floculação do sólido gerado. Os melhores resultados alcançados foram com a utilização de cloreto de sódio como eletrólito e em concentração de 2000mg/L, e utilização de 4 eletrodos. Os ensaios de remoção de metais pesados foram avaliados através da determinação da concentração residual por espectroscopia de absorção atômica. A remoção de zinco e cobre alcançou índices superiores a 93% e 99% respectivamente, suficientes para atingir a concentração permitida para descarte. O sólido obtido nos experimentos foi caracterizado por difratometria de raios X, espectroscopia de fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, granulometria à laser e análise de área superficial e de tamanho de cristalito. Observou-se que em todos os ensaios realizados foram obtidos sólidos cristalinos nanoestruturados monofásicos com padrões de difração semelhantes à magnetita, possibilitando estudos futuros para utilização da técnica da eletrocoagulação como rota de síntese deste material. O tamanho médio de partículas encontrado foi entre 18nm e 36nm, o tamanho médio de agregados de patículas obtidas em dispersões foi da ordem de 205nm. Ofato do sólido possuir grande área superficial (entre 32,5m²/g e 43m²/g) e conter íons de metais pesados possibilita ainda o emprego do mesmo em processos de adsorção e catálise, respectivamente.
Influência das dimensões da peça na evolução do desgaste de ferramentas de corte no processo de fresamento
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-04-25) Bustamante, Guilherme Duca; Santos, Sandro Cardoso; http://lattes.cnpq.br/6898188197618037; http://lattes.cnpq.br/0282040014956995; Santos, Sandro Cardoso; Silva, Leonardo Roberto da; Maia, Luis Henrique Andrade
Os processos de usinagem apresentam inúmeras variáveis que necessitam de maior investigação para melhor compreensão do comportamento na interface peça e ferramenta de corte. Dentre os processos, destaca-se o fresamento muito utilizado nas indústrias caracterizado pela alta taxa de remoção de material e corte interrompido. A característica interrompida do fresamento submete a ferramenta de corte a flutuações de cargas mecânicas e térmicas, que promovem o aparecimento de uma série de desgastes e avarias nesta. O número de entradas e saídas da ferramenta geram ciclos térmicos que a deixa mais suscetível à fragilização. Dentre as avarias, as trincas de origem térmica são particularmente importantes. Neste trabalho foi avaliada a influência do número de entradas e saídas da ferramenta de corte relacionada com a dimensão da peça no desgaste de ferramentas de metal duro no processo de fresamento. Para isso, fixaram-se todos os parâmetros de corte e barras de aço SAE1045 com diferentes comprimentos foram fresadas com aplicação de ferramentas de metal duro com diferentes tenacidades. Após a usinagem das peças, as ferramentas foram analisadas por meio de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura com a identificação e quantificação das formas e mecanismos de desgaste além do desempenho de cada tipo de ferramenta. Em geral, observou-se o número de entradas e saídas da ferramenta sobre a peça como fator de maior relevância na evolução do desgaste. Dentro de cada classe de ferramenta, a diferença de desgaste da ferramenta de corte de uma peça de maior comprimento para uma de menor é pouco significativo para o ciclo de corte realizado. O desempenho das ferramentas foram semelhantes com um maior desgaste identificado na classe de menor tenacidade.
Influência dos teores de Mg, Sr e Ti nas propriedades mecânicas da liga de alumínio A319
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-03-30) Pimenta, Adriene Anita dos Santos; Lopes, Wellington; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/0086382841089841; Lopes, Wellington; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Costa, Maria Celeste Monteiro de Souza; Neves, Leonardo
As propriedades mecânicas dos materiais metálicos dependem de diversos parâmetros, tais como a composição química e o estado inicial. Considerando esse aspecto, este trabalho apresenta o estudo do comportamento mecânico realizado a a partir de ensaios de tração, compressão e durezas Brinell e Vickers da liga de alumínio A319 após a variação da composição química dessa liga em termos dos teores de Mg, Sr e Ti, a partir do controle da adição isolada e combinada desses elementos químicos nos estados bruto de fundição e após tratamento térmico do tipo T7. Os resultados dos ensaios de tração e de dureza indicaram que a adição de Ti foi responsável pela maior variação das propriedades mecânicas, seguida da liga com adição de Sr e de Mg, enquanto a liga com a combinação desses três elementos apresentou os menores valores para os parâmetros de resistência mecânica investigados neste trabalho.
Estudo do efeito de mudanças na trajetória de deformação no endurecimento do aço BH 180
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-03-21) Santos, Luís César dos; Lopes, Wellington; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/2824296616017570; Lopes, Wellington; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Silva, Leonardo Roberto da; Campos, Haroldo Beria
O endurecimento de materiais decorrente do efeito bake hardening é reconhecido por depender de diversos fatores, dentre os quais, a quantidade de deformação plástica prévia, assim como a temperatura e o tempo de encharque adotados durante o tratamento térmico. Considerando esses aspectos, este trabalho apresenta o estudo do efeito bake hardening em amostras do aço BH180 mediante a aplicação de diferentes modos de deformação plástica (tração, cisalhamento, laminação e estampagem), quantidade de pré-deformação plástica efetiva e direção de solicitação mecânica (0°DL e 90°DL, direção de laminação). Os resultados indicaram o endurecimento do aço BH180 para todas as rotas de processamento mecânico que utilizaram o esforço de tração. Para o cisalhamento foi observado endurecimento e amaciamento, sendo notado endurecimento para os carregamentos que utilizaram o esforço cisalhante como modo de deformação após o tratamento bake hardening, sendo isso auxiliado pela pré-deformação composta pelas operações de laminação e de estampagem. Já para a condição em que o cisalhamento foi utilizado como modo de pré-deformação e de recarregamento constatou-se o amaciamento quando o carregamento foi realizado a 90°DL e endurecimento a 0°DL. Quando a pré- deformação foi composta por laminação e cisalhamento com posterior recarregamento em cisalhamento verificou-se que o encruamento foi o responsável pelo endurecimento total adquirido nesta condição.
Influência da degradação por temperatura no desempenho de células fotovoltaicas orgânicas
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-03-20) Silva, Júlio Cesar Madureira; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Calado, Claudinei Rezende; http://lattes.cnpq.br/6082489292832913; http://lattes.cnpq.br/0783179484317105; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Calado, Claudinei Rezende; Avelar, Henrique José; Oliveira, Paulo José Pereira de
Células fotovoltaicas orgânicas (Organic Solar Cells - OSC) integram a mais recente geração de dispositivos fotovoltaicos. Suas características de flexibilidade e leveza aliadas ao emprego de técnicas mais simples de processamento, além da possibilidade de uso de materiais mais abundantes ampliam o nicho de aplicações de dispositivos fotovoltaicos e diminuem consideravelmente o custo do dispositivo. Embora estudos ainda estão sendo conduzidos com o intuito de entender os mecanismos de degradação destes dispositivos, grande avanço já foi obtido em relação à extensão de sua vida útil com o uso de camadas de barreiras de proteção apropriadas (e.g. proteção contra oxigênio e raios UV). Essa longevidade, atualmente na faixa de 2-3 anos, trouxe a necessidade de proposição e realização de testes acelerados para previsão de vida útil que atendam as características próprias desta tecnologia, já que os mecanismos de degradação que ela enfrenta são maiores que a tecnologia que utiliza o silício. A montagem de normas próprias para a previsão de vida útil de OSC passa pela realização de ensaios em conjunto por diferentes laboratórios, usando dispositivos com diferentes tipos de materiais, mas obedecendo a protocolos comuns. Já o estabelecimento de procedimentos de testes mais sofisticados e relevantes depende da quantidade de dados reportados, o que segundo a literatura analisada, ainda é muito pouco. A literatura afirma que o processo de degradação em OSC pode ter uma natureza química e desta forma apresenta um comportamento descrito pelo modelo Arrhenius (i. e. decaimento através de uma função exponencial). Utilizou-se neste trabalho um estudo acelerado de degradação por temperatura a fim de estimar a duração da vida útil de OSC baseado no sistema conhecido como "T80" que avalia a degradação ocorrida até o ponto de 80% do valor inicial. Diferentemente de outros estudos apresentados, o método utilizado avalia simultaneamente a degradação utilizando três temperaturas, além da temperatura ambiente. Este trabalho também conta com um aparato próprio que possui as características de portabilidade, menor custo e boa escalabilidade para o desenvolvimento de projetos futuros. Os resultados apresentados indicaram elevada taxa de degradação dos parâmetros eficiência (PCE) e corrente de curto circuito (ISC) para as células degradadas a 85 e 100° C. Apenas uma célula degradada a 70° C apresentou degradação do parâmetro eficiência (PCE) inferior a 20 % durante o período de 1008 horas (42 dias) de análise.
Desenvolvimento de rotas de reciclagem de placas de circuito impresso de telefones móveis com extração química de cobre, estanho e níquel
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-03-16) Ribeiro, Simone Ferreira; Calado, Claudinei Rezende; Silva, Sidney Nicodemos da; http://lattes.cnpq.br/7979338384555091; http://lattes.cnpq.br/6082489292832913; Calado, Claudinei Rezende; Silva, Sidney Nicodemos da; Garcia, Cleverson Fernando; Binatti, Ildefonso
A constante demanda por novos produtos e a rápida obsolescência das tecnologias de informação e comunicação tem aumentado o descarte de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE). Pretende-se contribuir para a diminuição desses resíduos e evitar a disposição final sem tratamento em aterros sanitários. Uma rota hidrometalúrgica com utilização de reagentes de baixo custo para obter compostos derivados de cobre, níquel e estanho das placas de circuito impresso (PCI) de telefones celulares e smartphones é apresentada nesse trabalho. A escolha desses metais foi feita devido à maior disponibilidade dos mesmos nas placas e também porque o cobre e o níquel, principalmente, são metais de amplo uso e aproveitamento econômico. E, ainda, o cobre tem sido importado pelo Brasil nos últimos anos. Esse projeto visou obter uma rota hidrometalúrgica usando um ácido oxidante forte, de baixo custo, diminuindo os custos e o número de etapas. Assim, os métodos empregados foram: processamento mecânico simples seguido de lixiviação com hidróxido de sódio para degenerar a resina reduzindo os custos com cominuição fina, necessária para liberação dos metais; uma segunda lixiviação com ácido nítrico para oxidar e solubilizar os íons metálicos. Ensaios de Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS) e Fluorescência de Raios-X por Energia Dispersiva (EDX) foram empregados para a caracterização da composição química dos contatos elétricos, soluções de lixiviação básica e ácida e de seus respectivos resídos insolúveis. Micrografias das placas foram feitas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados demonstraram que a rota escolhida foi eficiente mostrando que o ácido nítrico é um reagente versátil e eficaz para oxidação de metais de base como cobre, níquel e estanho.
Influência do tipo e de parâmetros de tratamento intercrítico na microestrutura e no comportamento mecânico de aços bifásicos
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-03-07) Silva, Nayara Aparecida Neres da; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Lopes, Wellington; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/8229230713584828; Silva, Leonardo Roberto da; Aguilar, Maria Teresa Paulino; Santos, Leandro de Arruda
Os aços bifásicos ou dual phase (DP) surgiram como uma solução alternativa com grandes vantagens aos aços convencionais, pois combinam alta resistência mecânica e boa conformabilidade. As propriedades mecânicas desses aços estão diretamente relacionadas às suas características microestruturais: tipo, quantidade, morfologia e distribuição dos constituintes, que, por sua vez, dentre outros aspectos, dependem dos parâmetros de processamento utilizados, principalmente do tipo de tratamento térmico realizado. Nesta pesquisa, foi avaliada a influência dos tratamentos intercríticos direto e contínuo, do tempo de encharque e da temperatura de recozimento na microestrutura e no comportamento mecânico de aços bifásicos. Análises da microestrutura após os tratamentos térmicos de recozimento intercrítico direto e contínuo foram realizadas por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização mecânica foi conduzida por ensaios de dureza, tração e ultramicrodureza. Análises sobre o encruamento do material foram realizadas com o auxílio das abordagens: método de linearização da curva ? x ?, taxa de encruamento, expoente de encruamento instantâneo e análise de Crussard-Jaoul. Avaliações do comportamento a deformação na tração em diferentes magnitudes também foram realizadas com o auxílio da penetração instrumentada e MEV. Finalmente, foi verificado que a microestrutura e as propriedades mecânicas das amostras tratadas por recozimento intercrítico direto foram mais influenciadas pelos efeitos do tempo e da temperatura intercrítica. Em geral, elevados valores de dureza na interface ferrita/martensita foram observados. A análise de Crussard-Jaoul mostrou-se mais completa para a análise do encruamento. Palavras-chave: Aços bifásicos, tratamento térmico intercrítico, microestrutura, propriedades mecânicas.

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