Abstract: Devido às legislações cada vez mais rígidas quanto a emissão de CO2, uma das opções das montadoras é a utilização de materiais mais leves. Esta questão de leveza trouxe ainda mais atenção para as ligas de alumínio que já são largamente utilizadas na indústria automotiva para diversas aplicações, principalmente as ligas tradicionais da série 5xxx e 6xxx. Diante do cenário de competitividade da indústria, faz-se necessário o desenvolvimento de ligas estruturais de alta resistência mecânica, como as da série 7XXX que são o foco deste estudo. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo a obtenção por extrusão de duas novas ligas de alumínio, 7108 e 7046, caracterizar a microestrutura em cada etapa do processo de fabricação e avaliar o comportamento mecânico em tração e em fadiga. Inicialmente, foram vazados tarugos nas duas ligas para posterior desenvolvimento do processo de extrusão, em duas geometrias diferentes de perfil extrudado, visando definir os principais parâmetros do processo e de tratamentos térmicos. As microestruturas dos perfis extrudados das ligas 7108 e 7046 são formadas por partículas de segunda fase ricas em Al-Fe-Si e precipitados finos ricos em Al-Zn-Mg dispersos em matriz de alumínio. O resultado de limite de resistência da liga 7046 apresentou um resultado 36% superior ao da liga 7108, comprovando a influência da quantidade de precipitados formados. Para a liga 7046 todos os níveis de tensão máxima tiveram um desempenho superior nas propriedades de fadiga em relação a liga 7108 e notou-se uma significativa melhoria das propriedades em fadiga em decorrência do polimento dos corpos de prova. Nas superfícies de fratura observa-se uma região de menor área de propagação de trinca e uma região mais extensa de ruptura por sobrecarga mecânica. A região de propagação de trinca é caracterizada por deformação plástica e presença de estrias perpendiculares à direção de crescimento.

Palavras-Chave: heat treatments; aluminium alloys; zinc; power amplifiers; strength functions; microstructure; mechanical properties; crack propagation; fatigue; fracture mechanics; scanning electron microscopy; materials testing; manufacturing; fabrication; automotive industry

HATTORI, CAROLINA S. Obtenção, caracterização microestrutural e comportamento mecânico de ligas de alumínio da série 7xxx extrudadas para aplicações automotivas. Orientador: Antonio Augusto Couto. 2021. 127 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-18082021-144545. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/32275. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Neste trabalho pós de CaCu3Ti4O12 foram preparados por reação em estado sólido e por técnicas de solução: complexação de cátions e coprecipitação dos oxalatos. Foram realizados estudos de formação de fase, densificação e propriedades dielétricas das cerâmicas sinterizadas. Para efeito comparativo, ta is propriedades foram determinadas em amostras puras e contendo dissilicato de lítio (LSO) e fluoreto de lítio (LiF) como aditivos de sinterização. O principal objetivo foi verificar o efeito do uso dos diferentes aditivos de sinterização na microestrutura, densificação e propriedades dielétricas do CCTO. Os principais resultados revelaram que pós preparados por técnicas de solução apresentam fase única após calcinação em condições selecionadas. Foi verificado que os aditivos influenciam na densificação, possibilitando obter cerâmicas com 95% da densidade teórica do CCTO a 1025°C. As amostras preparadas por diferentes técnicas apresentam propriedades similares, com exceção das características microestruturais. A permissividade elétrica determinada à temperatura ambiente é da ordem de 104 independentemente do método de síntese. As menores perdas dielétricas foram obtidas para amostras contendo LiF como aditivo de sinterização.

Palavras-Chave: powders; calcium; copper; titanates; microstructure; dielectric materials; perovskite; additives; synthesis; coprecipitation; lithium silicates; lithium fluorides; sintering; impedance; spectroscopy

PORFIRIO, TATIANE C. Preparação e caracterização microestrutural e dielétrica da perovsquita CaCusub(3)Tisub(4)Osub(12). Orientador: Eliana Navarro dos Santos Muccillo. 2015. 119 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2015.tde-17092015-090949. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/24066. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Compósitos de matriz metálica combinam diferentes classes de materiais a fim de obter novas propriedades, superiores às dos materiais originais. A adição de partículas cerâmicas (reforço) em ligas de cobre pode melhorar suas propriedades mecânicas sem gerar grande perda na condutividade elétrica. Este trabalho teve como objetivo processar e estudar a microestrutura e propriedades (condutividade elétrica, dureza e fratura) de compósitos à base de cobre reforçados com alumina e céria. As amostras foram processadas pela técnica de metalurgia do pó: pesagem, mistura (sem bolas por 30min a 46 rpm), compactação (uniaxial à frio com pressão de 1080 Mpa por 10s) e sinterização (800°C por 6h sob vácuo de 10-5 torr). As análises de MO, MEV, EDS e DRX (com refinamento Rietveld) indicaram boa coalescência das partículas, formando superfície continua e com baixa porosidade. A alumina formou regiões aglomeradas da ordem de 20 μm, a céria ficou finamente dispersa nos contornos de grão do cobre com algumas regiões aglomeradas, o cromo formou regiões de cerca de 100 μm e não teve distribuição completamente uniforme ao longo da matriz, a prata formou solução sólida com o cobre e, durante o resfriamento lento, formou precipitados menores do que 5 μm uniformemente dispersos no interior dos grãos de cobre. Os compósitos apresentaram condutividade elétrica entre 15 e 40 %IACS, dureza entre 62 e 88 HV5 e as fractografias apresentaram fratura mista e regiões indicando boa adesão matriz-reforço. Em relação ao cobre puro, foi observado efetivo aumento na dureza (cerca de 2x), porém, em todos os compósitos, o acréscimo da fase cerâmica acarretou na diminuição da condutividade elétrica. Os compósitos de Cu-8%(Al2O3, CeO2) foram os que apresentaram melhor equilíbrio entre essas duas propriedades, com condutividade de 40 e 38 %IACS e dureza de 63 e 69 HV5.

Palavras-Chave: copper base alloys; aluminium oxides; oxide minerals; composite materials; physical properties; microstructure; processing; x-ray diffraction; microscopy

FONSECA, DANIELA P.M. da. Processamento, microestrutura e propriedades de compósitos à base de cobre reforçados com alumina e céria. Orientador: Waldemar Alfredo Monteiro. 2018. 137 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2018.tde-23112018-144937. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29442. Acesso em: $DATA.

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Abstract: As propriedades mecânicas de ferramentas confeccionadas com aços rápidos estão intimamente ligadas às características dos carbonetos dispersos na microestrutura desses materiais. Neste trabalho foi estudado o efeito do ciclo comercial de tratamento térmico de austenitização e revenimento em amostras do aço AISI/SAE M2 produzidas por metalurgia convencional, metalurgia do pó e conformação por spray. Para a realização deste estudo foram desenvolvidos métodos para a extração seletiva dos carbonetos dos tipos MC e M6C, onde M representa: vanádio, cromo, ferro, molibdênio e tungstênio, utilizando técnicas de dissolução química e eletrolítica. Estes métodos permitiram a quantificação por diferença de massa dos carbonetos do tipo M6C e MC. A extração seletiva revelou a existência de um carboneto do tipo MC com estequiometria ainda não reportada na literatura. Os parâmetros cristalográficos deste carboneto foram determinados utilizando-se o método de Rietveld. A estrutura cristalina foi refinada a partir de dados obtidos por difração de raios X, utilizando energias próximas da borda de absorção dos elementos metálicos do carboneto, através do uso de radiação de luz síncrotron. Os resultados obtidos pelo método de Rietveld permitiram determinar o grupo espacial F m -3 m para este carboneto, e que o parâmetro de rede e a estequiometria estão relacionados com a microestrutura e o teor de carbono do material antes do ciclo de tratamento térmico, porém indicando uma forte convergência para uma estequiometria comum. O conjunto dos resultados obtidos mostrou que o ciclo de tratamento térmico comercial, utilizado neste trabalho, induz ao aumento significativo da fração de carbonetos, quando comparado com o ciclo de tratamento térmico convencional descrito na literatura. A fração de carbonetos do tipo MC tem aumento mais significativo, que a do carboneto do tipo M6C, como conseqüência das alterações na estequiometria do carboneto do tipo MC.

Palavras-Chave: carbides; steels; tools; x-ray diffraction; crystal structure; carbon additions; iron alloys; synchrotrons; mechanical properties; tempering; sprays; powder metallurgy; microstructure; crystallography

SERNA, MARILENE M. Quantificacao e identificacao de carbonetos no aco ferramenta AISI/SAE M2. Orientador: Jesualdo Luiz Rossi. 2008. 108 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2008.tde-01092009-170119. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/11766. Acesso em: $DATA.

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Abstract: São Roque situa-se a 60 km de São Paulo, em uma região composta por serras e morros. A hidrografia do município é composta por bacias tributárias do Rio Tietê. A cidade se desenvolveu às margens dos córregos Aracaí e Carambeí, cujos leitos fluem em margens canalizadas até o deságue no Ribeirão Guaçu. Estes córregos, bem como o Ribeirão do Marmeleiro, encaminham resíduos, detritos e todo o volume de águas pluviais ao Ribeirão Guaçu. Em 2017, foi instalada no município uma estação de tratamento de esgoto visando a melhoria das condições de saneamento na região. Diante disso, este trabalho teve por objetivo avaliar as relações hidroquímicas quanto ao estado de trofia e demais impactos antrópicos na qualidade das águas do Ribeirão Guaçu, São Roque, SP, de modo espacial e temporal, mediante abordagem integrada de multitraçadores ambientais, situando a qualidade da microbacia hidrográfica pré e pós instalação de um sistema de coleta e tratamento de esgoto. Para avaliar a qualidade das águas dos corpos hídricos, foram efetuadas amostragens bimestrais de água superficial, obedecendo às épocas de chuva e de seca. Foram selecionados sete locais estrategicamente escolhidos e georreferenciados. As análises foram realizadas de acordo com os métodos analíticos baseados no Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. Foram analisados parâmetros físicos, químicos e microbiológicos, sendo os resultados comparados com os valores permitidos por lei. O IQA foi empregado a fim de se obter um panorama sobre a qualidade hídrica da microbacia em função da sazonalidade e um comparativo entre o período pré e pós-operação da ETE. Os pontos Marmeleiro e Guaçu 4 apresentaram maior influência antrópica. Todos os pontos analisados demonstraram-se comprometidos com contaminantes microbiológicos. Em relação aos físicos e químicos, diversos pontos apresentaram inconformidades.

Palavras-Chave: water treatment; surface waters; water pollution; microstructure; metals; turbidity; thermal conductivity; hydrogen compounds; ionic conductivity; oxygen ions; coliforms; property values; limiting values; environmental awareness; standard of living; standardization; international agréments; universe; cosmological models; evolution; public opinion; environmental policy; environmental quality; physical properties; chemical properties; brazil

SANTOS, EDDY B. dos. Relações hidroquímicas e avaliação de entradas antrópicas na qualidade das águas superficiais do Ribeirão Guaçu e afluentes, São Roque, SP. Orientador: Maria Aparecida Faustino Pires. 2018. 164 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-18022019-140952. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29790. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O comportamento dos materiais cerâmicos quanto à resistência ao choque térmico é um tema de grande interesse, devido às aplicações em que a confiabilidade frente a variações bruscas de temperatura é necessária. Neste trabalho foi estudado como a variação na proporção dos aditivos Y2O3:Al2O3 e diferentes parâmetros no processamento do carbeto de silício sinterizado via fase líquida como, tipo e temperatura de sinterização, podem influenciar na resistência ao choque térmico deste material. As misturas foram preparadas com 90%SiC+10%Y2O3:Al2O3 em mol, variando as proporções molares dos óxidos entre 2:1 e 1:4, com e sem prévia reação dos aditivos. As misturas foram compactadas e sinterizadas em forno resistivo de grafite nas temperaturas de 1750°C, 1850°C e 1950°C e, por prensagem a quente, a 1750°C e 1850°C, sendo avaliadas quanto à densificação. Após análise dos resultados preliminares, a sinterização sem pressão e as misturas com proporções 1:3 e 1:4 de Y2O3:Al2O3 previamente reagidos foram selecionadas para o estudo da resistência ao choque térmico. Os ciclos térmicos foram realizados com aquecimento em temperaturas de 600°C, 750°C e 900°C e resfriamento brusco em água em temperatura ambiente. A avaliação das amostras quanto à resistência ao choque térmico, feita por meio da determinação de módulo de elasticidade, porosidade, resistência à flexão e por análise microestrutural de trincas. As amostras sinterizadas na temperatura de 1950°C são as que apresentam o melhor desempenho em relação à resistência ao choque térmico, enquanto a variação na proporção Y2O3:Al2O3 de 1:3 para 1:4 não altera significativamente esta propriedade. Nas condições utilizadas, a temperatura máxima de aplicação do SiC sinterizado via fase líquida deve ser limitada a 750°C, permitindo seu uso como trocadores de calor, rolamentos, mancais de bombas submersas, turbinas a gás e sensor de motores automotivos e aeronáuticos.

Palavras-Chave: thermal shock; heat treatments; thermoelasticity; porosity; compression strength; microstructure; cracks; silicon carbides; sintered materials; liquids; structure factors; materials testing; impact tests; in vivo; comparative evaluations; aerospace industry; automotive industry

MELLO, ROBERTA M. de. Resistência ao choque térmico de carbeto de silício sinterizado via fase líquida. Orientador: Ana Helena de Almeida Bressiani. 2016. 142 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2016.tde-23022016-104221. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/26375. Acesso em: $DATA.

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