Abstract: A conservação de pedras de patrimônios históricos tem sido foco de diversas pesquisas, principalmente na Europa. Um dos procedimentos estudados é a aplicação de suspensões de sílica com adição de titânia em superfícies de pedras. Essa camada protetora tem sido considerada eficaz, pela estabilidade térmica sob a radiação solar, caráter hidrofóbico da sílica sintetizada e fotocatalítico da titânia. No presente estudo foram avaliadas amostras frescas de pedras ornamentais (granitos e mármores) antes e após a aplicação do compósito sílica-titânia, preparado pela adição de 1 a 2% (p/v) de titânia (Aeroxide ®TiO2 P25) em tetraetilortosilicato (TEOS) na presença de n-octilamina. A aplicação do compósito nas pedras foi feita com pincel, e a secagem das pedras ocorreu ao ar. As técnicas empregadas para caracterização dos pós de partida, compósitos e pedras foram: difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, porosimetria a hélio, medidas de ângulo de contato, espectrofotometria e brilho. Com base em análises de ângulo de contato, espectrofotometria e microscopia eletrônica de varredura, verificou-se a viabilidade de aplicação do compósito com 1% (p/v) de titânia nas pedras com acabamento tipo levigado. As variações colorimétricas foram resultantes do percentual de titânia no compósito e, de modo geral, esse percentual foi determinante também nas variações de ângulos de contato, cujos valores aumentam com a deposição de compósito. Definida a aplicação com 1% (p/v) de titânia nas superfícies das pedras, foram incluídos os testes de absorção de água - método da esponja, de capilaridade e tubo de Karsten. Verificou-se que as pedras tratadas apresentam menor tendência de absorção de água, em tempos menores de ensaios, notadamente, as silicáticas.

Palavras-Chave: surface coating; surface hardening; cultural objects; historical aspects; radiopreservation; oxide minerals; silica; titanium alloys; composite materials; scanning electron microscopy; x-ray diffraction; comparative evaluations

NEMEH, JANINE. Avaliação da influência da aplicação de compósitos de titânia e sílica na preservação de pedras ornamentais. Orientador: Dolores Ribeiro Ricci Lazar. 2019. 165 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-12032020-075042. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30923. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A liga de alumínio 6082 apresenta de média para alta resistência mecânica e é de grande importância no mercado de perfis extrudados. O processo de jateamento com granalha de aço em componentes automotivos e aeronáuticos, visando induzir uma condição otimizada de tensão residual de compressão na superfície, tem se mostrado eficaz na melhoria das propriedades mecânicas em fadiga desses componentes. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo estudar os efeitos do jateamento com granalhas de aço na tensão residual e no comportamento mecânico em fadiga da liga de alumínio 6082 solubilizada e envelhecida artificialmente. Inicialmente foram feitos tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento artificial visando a determinação da melhor condição em termos de resistência mecânica da liga de alumínio 6082. A seguir foram realizados experimentos com diversos tipos de granalhas esféricas de aço e em condições variadas de jateamento (velocidade de rotação e tempo), definindo-se a melhor condição de tensão residual medida por difração de raios x. Ensaios de fadiga em corpos de prova jateados com granalha de aço na melhor condição de tensão residual foram executados em máquina flexo-rotativa e comparados com os resultados do material sem jateamento. A melhor condição de tensão residual ocorreu em decorrência do jateamento com o uso da granalha de aço S170PEE, rotação da turbina à 2500 rpm e tempo de exposição de 1 minuto. A curva de tensão residual em profundidade para a condição escolhida apresentou resultados coerentes somente até 76 μm devido à presença de grãos grandes em profundidades superiores a esta. As curvas S-N mostraram que houve um ganho na vida em fadiga em tensões elevadas e baixo número de ciclos para romper devido jateamento com granalha de aço. Ao contrário, ocorreu um efeito deletério na vida em fadiga em tensões baixas e número de ciclos elevados para romper, devido à influência do aumento da rugosidade em ensaios de fadiga mais longos.

Palavras-Chave: aluminium alloys; shot peening; microstructure; surface treatments; surface hardening; residual stresses; fatigue; heat treatments; thermal stresses; materials testing; mechanical tests; x-ray diffraction

BORGES, ARNALDO A.C. Efeito do jateamento com granalhas de aço na tensão residual e no comportamento mecânico da liga de alumínio 6082. Orientador: Antonio Augusto Couto. 2017. 159 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2018.tde-29012018-142350. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/28476. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Os desenvolvimentos de novos motores têm resultado no aumento constante dos carregamentos mecânicos e térmicos dos componentes. Além de estarem expostos a condições desfavoráveis ao desgaste, os novos componentes do motor devem garantir desempenho similar, ou muitas vezes superior, aos dos componentes atuais. Para os anéis de pistão, o desempenho é dado pela sua capacidade de vedação e raspagem, que podem ser mensurados em motor pelos resultados de consumo de óleo lubrificante (COL) e fluxo de gases para o cárter (blow-by). Sendo assim, a proposta desse trabalho foi a de avaliar-se a influência do tratamento superficial a laser para endurecimento da pista de desgaste do anel de pistão de segundo canalete, em termos do desempenho de vedação e raspagem. Foram comparados dois protótipos, utilizando como padrão um anel de pistão de produção corrente, comercialmente fornecido a clientes. O efeito do tratamento térmico a laser nos anéis foi avaliado em relação a distorções dimensionais. Após isto, foram realizados testes tribológicos de bancada com o objetivo de conhecer o comportamento do anel depois do tratamento laser. De maneira geral o tratamento superficial por laser na superfície de anéis de pistão mostraram resultados significativos no aspecto aumento de dureza, com alguns deméritos no aspecto dimensional que pode interferir na boa funcionalidade do sistema tribológico anel lubrificante cilindro.

Palavras-Chave: motors; mechanical engineering; pistons; rings; sealing materials; lubricating oils; neodymium lasers; surface hardening; surface treatments; tribology

OLIVEIRA, FELIPE de. Estudo de camadas finas tratadas por laser em anéis de pistão. Orientador: Jesualdo Luiz Rossi. 2011. 98 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2011.tde-20122011-174640. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10048. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Press-hardened steel (PHS) is a strategic steel for the automotive industry. The application of this type of steel in the vehicle structure allows safety improvement, mass reduction and less fuel consumption. Due to its ultra-high-tensile strength, the PHS components are produced by means of hot-stamping process. Hot stamping is a thermo-mechanical process in which a steel blank is heated at austenitisation temperatures and then is transferred to a press tool, where the material is formed and quenched simultaneously. The steel substrate is often protected with metallic coatings prior to hot stamping to avoid its oxidation and decarburisation. Zinc and aluminium based systems are often used as coatings for automotive applications. However, for hot stamping, the hot-dip aluminium-silicon (Al-Si) system is the most widespread and used. This coating presents good corrosion and oxidation resistance at high temperatures. However, during hot stamping, the initial microstructure and chemical composition of the metallic coating changes completely due to diffusion. These microstructural and compositional changes take place in the austenitisation step. Hence, after hot stamping the whole coating layer becomes a complex multi-layered system in which the sublayers are enriched in either aluminium or iron/silicon. Consequently, the coating properties, including the corrosion properties, also change after hot stamping. However, little is known about the effect of the morphological and compositional changes of the Al-Si coating due to the thermo-mechanical process on its corrosion behaviour and performance. The different sublayers in the coating form different micro-galvanic-couplings, which can affect the global electrochemical behaviour of the system. Therefore, a detailed approach based on local electrochemical techniques was suggested to evaluate the role that each sublayer plays on the electrochemical behaviour. This work aimed at evaluating the effect of the hot-stamping process on the electrochemical behaviour of 22MnB5 coated with hot-dip Al-Si (10 % Si in mass fraction). The morphology-composition of the layered structure was obtained using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) combined with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Global corrosion properties were evaluated by open circuit potential (OCP), linear sweep voltammetry (LSV) and accelerated corrosion test. Nonetheless, the effect of each sublayer of the coating-steel system, on the electrochemical behaviour was investigated on a local scale by two complementary techniques: scanning Kelvin probe force microscopy (SKPFM) and electrochemical micro cell. The former was carried out in the samples' cross-section and it shows high lateral resolution, while the latter was done from the top surface in a depth profile approach. Thus, it enabled the local potentiodynamic polarisation in an isolated sublayer. The results obtained during the implementation of this work highlight the high complexity of the Al-Si coating-steel system (composed of several layers), which in turn supports the need for local investigations. The morphology and composition of the coating were shown to be greatly influenced by the hot-stamping process (parameters) and this resulted in considerable variations of the local corrosion and electrochemical behaviour of the coating-steel system.

Palavras-Chave: electrodeposited coatings; surface hardening; surface treatments; temperature range 0400-1000 k; corrosion resistant alloys; aluminium base alloys; silicon additions; metallurgical effects; sample preparation; materials testing; surface coating; corrosion protection; corrosion pickling; electron microscopy; x-ray spectroscopy; voltametry; photon emission scanning; automotive industry

COUTO, CAMILA P. The effect of hot-stamping process on the local electrochemical behaviour of the 22 MnB5 steel coated with hot-dip aluminium-silicon. Orientador: Jesualdo Luiz Rossi. 2021. 170 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-08092021-103853. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/32285. Acesso em: $DATA.

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