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Navegando Teses por Orientador "Couto, Antonio Augusto"
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- TeseAvaliação de métodos de mistura na obtenção de compósitos à base alumínio reforçados com grafeno e óxido de grafenoGonçalves, Rodolfo Luiz Prazeres (2023-07-31)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Materiais leves e com elevada resistência mecânica apresentam demasiada demanda em diversas áreas da indústria, especialmente nos setores automotivo e aeronáutico. Devido à sua baixa densidade, versatilidade e custo-benefício, o alumínio tem sido uma das principais matrizes metálicas para a fabricação de compósitos com os mais variados tipos de reforços, sendo o Al2O3 e o SiC os mais comuns. O grafeno, por apresentar propriedades mecânicas tão extraordinárias, tem se tornado um excelente candidato como reforço em compósitos metálicos. Assim, extensas pesquisas relacionadas a compósitos de matriz metálica reforçados com grafeno, óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido têm sido realizadas, visando materiais com propriedades superiores e baixo custo de fabricação. O presente trabalho teve como objetivo geral avaliar métodos de mistura na produção de compósitos de matriz de alumínio reforçados com grafeno ou óxido de grafeno, utilizando técnicas de metalurgia do pó, com posterior caraterização utilizando microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, espectroscopia Raman e avaliação da microdureza. Como principais resultados, foi possível observar que, na caracterização das matérias primas, o Gr fornecido estava na forma de rGO e as misturas das matérias primas em água promoveram compósitos frágeis devido a reação de hidrólise do alumínio com água. Na produção do compósito em acetona, o GO foi reduzido à rGO durante o processamento, como revelado pelas análises de difração de Raios X, além da formação de Al4C3. Dentre os compósitos produzidos, o que mais se destacou foi o processado com rGO como recebido, Al/0,3% rGO (em massa), conduzido com mistura por agitação mecânica, apresentando um aumento na microdureza de 60% em relação ao alumínio puro. - TeseAvaliação do comportamento mecânico em temperaturas elevadas e da microestrutura da liga bronze alumínio silício CW301GSantos, Vinicius Torres dos (2023-11-29)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O objetivo deste trabalho foi realizar a avaliação do comportamento mecânico e microestrutural de uma liga de Bronze Alumínio Silício submetida ao ensaio de compressão em temperaturas elevadas de deformação. A liga selecionada corresponde a série CW301G que, após fundida e homogeneizada, foi submetida ao ensaio a quente em temperaturas entre 730 a 850°C e taxas de deformação entre 10-4 e 10-2 s-1. Os resultados mostraram que as temperaturas e taxas de deformação empregadas exercem influência nos valores de tensão da liga, sendo que as amostras ensaiadas na temperatura de 730°C em taxas de deformação de 10-3 e 10-2 s-1 apresentaram comportamento de escoamento plástico de encruamento gerando os maiores valores de tensão. Os ensaios feitos a 730 ºC com taxa de deformação de 10-4 s-1 e 790 °C e taxa de 10-2 s-1, geraram comportamento de escoamento plástico típico de recuperação dinâmica. Os demais ensaios, promoveram a recristalização dinâmica com notório crescimento de grão associados ao aumento da temperatura e redução da taxa de deformação empregada. Na temperatura de 850 °C, a fração dos microconstituintes presentes na microestrutura é menor, dada pela ausência da fase Fe3Si2, que na temperatura em questão, ainda não foi precipitada na microestrutura, proporcionando resultados mecânicos menores. A relação encontrada entre a tensão crítica e a tensão experimental à 0,10 mm/mm, considerando todos os ensaios feitos é 𝜎𝑐𝑒=68,1 𝜎𝑒0,14, no entanto, para ocorrer a recristalização dinâmica, a relação (𝜎𝑐𝑒𝜎𝑒) corresponde em média a um valor de 60,8%, sendo que, para a recristalização dinâmica, esse valor alcance os 72,5%. Os resultados relacionados ao parâmetro de Zener-Hollomon mostraram que quanto menor o valor de Z, maior o tamanho de grão médio da microestrutura gerada na deformação a quente e, menor os valores da tensão experimental. As constantes da equação constitutiva de Zener-Hollomon encontradas para uma deformação de 10% foram: α= 0,0101 MPa-1, n= 4,49, ln A= 10,7 e energia de ativação Q= 165,45 kJ/mol, possibilitando a realização da regressão linear da equação constitutiva de Zener-Hollomon por meio do seno hiperbólico. A utilização do modelo de Zener-Hollomon mostrou-se eficaz na previsão dos valores de tensão bem como na previsão do comportamento mecânico e microestrutural da liga Bronze Aluminio Silício CW301G no trabalho a quente. - TeseCaracterização microestrutural, propriedades mecânicas e elétricas do compósito cobre/grafeno obtido por laminação acumuladaCruz, Ricardo Aparecido da (2024-02-06)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O cobre e suas ligas são materiais estruturais utilizados nas indústrias e aplicações de engenharia devido à sua excelente condutividade térmica e elétrica e estabilidade química. A integração do grafeno, conhecido por sua excepcional condutividade elétrica, na matriz de cobre é uma estratégia promissora para melhorar as propriedades mecânicas sem sacrificar a condutividade elétrica. O processo Accumulative Roll Bonding (ARB) pode introduzir grafeno de forma eficaz e homogênea na matriz metálica e é adaptável à escala industrial. Este estudo investiga o impacto de diferentes concentrações de grafeno e dois protocolos de tratamento térmico (sem atmosfera controlada) nas propriedades mecânicas e elétricas de compósitos de cobre/grafeno submetidos a ARB. A microscopia óptica revelou mínimos vazios e poucos aglomerados de grafeno, e a análise de espectroscopia de energia dispersiva revelou ausência de óxido de cobre em algumas amostras. O teste de condutividade mostrou pouca influência do teor de grafeno e da temperatura do tratamento térmico de alívio de tensões na condutividade elétrica (~86% do Padrão Internacional de Cobre Recozido) dentro de um número limitado de ciclos de ARB. Os testes de tração não revelaram uma influência significativa do teor de grafeno e da temperatura do tratamento térmico de alívio de tensões na resistência mecânica e no alongamento (~2%). Um modelo matemático para o cálculo da tensão de fluxo em função da deformação verdadeira em uma laminação plana foi deduzido e utilizado para a estimativa da tensão limite de escoamento alcançada por ARB no cobre puro (99,9%p). - TeseComportamento sob condição de fadiga da liga Ti-6Al-4V revestida com camada de SiC e intercamada de Cr depositadas por magnetron sputteringArbex, Alexandra Alvim (2023-02-15)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Este trabalho teve como objetivo estudar os efeitos do recobrimento com um filme fino de carboneto de silício (SiC) e intercamada de cromo no comportamento sob condição de fadiga da liga Ti-6Al-4V. Filmes de 400 nm e 200 nm de espessura foram depositados pela técnica de Magnetron Sputtering utilizando-se duas fontes: HiPIMS e DC. Na caracterização da camada depositada, foram determinadas a rugosidade média Ra, as espessuras das camadas e a adesão. Foram realizados ensaios de fadiga uniaxial com R=0,1 e as superfícies de fratura foram observadas por microscopia eletrônica de varredura. Os valores de resistência à fadiga apresentaram uma queda em decorrência do filme fino depositado com a utilização das duas fontes quando comparados com a liga Ti-6Al-4V sem revestimento. O revestimento com utilização da fonte DC aumentou o número de ciclos até a ruptura dos corpos de prova ensaiados em fadiga em comparação aos sem revestimento. As superfícies de fratura dos corpos de prova com revestimento utilizando a fonte DC mostraram que o início de trinca ocorreu em regiões internas dos corpos de prova e não superficialmente. A camada depositada com a utilização da fonte DC ficou aderida aos corpos de prova mesmo após os ensaios, mostrando a eficácia do filme nesses ensaios. Nos corpos de prova revestidos com a utilização da fonte HiPIMS, o número de ciclos até a ruptura diminuiu em comparação aos sem recobrimento. As trincas nos corpos de prova revestidos com a utilização da fonte HiPIMS foram superficiais em sua maioria e o filme depositado se mostrou pouco aderido após os ensaios. A camada depositada com a utilização dessa fonte se mostrou ineficaz, piorando as propriedades em fadiga. - TeseInfluência do teor de cobre e da velocidade de rotação na microestrutura de ligas al-si fundidas por centrifugaçãoDomingues Junior, Nilton Inacio (2021-08-15)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Na fundição por centrifugação de ligas de alumínio hipereutéticas, especificamente na liga Al19%Si, os compostos de menor densidade envolvidos nessa liga, sempre irão se posicionar na região interna da massa centrifugada. No caso de cilindros centrifugados os compostos de menor densidade em relação ao alumínio como o silício tenderão a se concentrar mais próximo a região do diâmetro interno do cilindro. O objetivo deste estudo é obter o maior número de informações possíveis com as variações de velocidade de centrifugação que possam contribuir no conhecimento dos mecanismos da migração de partículas de silício em uma liga de alumínio hipereutética fundida por centrifugação. Foram elaboradas duas ligas de Al-19%Si, sem adição de cobre e com adição de 5% de cobre para serem vazadas alternando-se a velocidade de centrifugação para seleção de três amostras de cada liga, sendo uma com 1000 rpm, uma com 1250 rpm e outra com 1500 rpm. Na sequência através de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura com sistema de análise de imagem foi realizada a caracterização microestrutural em diversas regiões dos cilindros centrifugados. A dureza foi determinada na escala Vickers ao longo da parede do cilindro e em sua extensão, abrangendo as diversas posições do metal no preenchimento da coquilha levando-se em consideração a taxa de resfriamento. Devido a essas zonas de resfriamento diferenciadas na coquilha a fração das fases presentes foi determinada ao longo da parede do cilindro e nas diversas posições de preenchimento do vazamento. O processo de segregação das partículas de silício primário deuse para a parede interna do cilindro, região final de preenchimento do metal fundido centrifugado, região está onde a segregação fica mais acentuada devido ser maior o tempo de solidificação durante o processo de centrifugação. As partículas de silício também ficaram retidas a parede externa do cilindro centrifugado em decorrência de uma taxa de resfriamento elevada devido o contato do metal líquido em alta temperatura entrar em contato com a coquilha que apesar de quente apresentava temperatura bem inferior à do metal fundido, essa retenção das partículas ocorreu com uma maior incidência no início do vazamento se comparado com o final de vazamento. A inoculação de cobre na liga trouxe alguns benefícios como aumento de densidade do metal fundido intensificando a migração de partículas, inibindo a presença de dendritas de alumínio primário presentes nas paredes dos cilindros centrifugados.