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By Ananda Moreira Vaz Ourique de Avila

Ferritic stainless steels have been used in the making of high and intermediate temperature operation solid oxide fuel cells (SOFC) interconnects, replacing the ceramic materials. However, at high temperatures, on the order of 700-850 0C, these steels can present significant oxidation and degradation processes, promoting increased electrical resistivity and corrosion losses that result in contamination of the electrodes and reducing the performance and the useful life of the SOFC. Thus, the knowledge on kinetics of oxidation/corrosion of these steels and their relationship with the microstructural transformations are of great importance. In this study, samples of ferritic stainless steels AISI 430, AISI 441 and Crofer22APU® were tested for oxidation at high temperature (800 0C) for long periods of time (up to 3,600 hours) and mass gains were monitored allowing the determination of the oxidation behaviors of these steels. Additionally, the microstructural characteristics of the samples before aging (corrosion-oxidation test) and after various oxidation times were evaluated by optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM), as well as by micro chemical elemental analysis (EDS) and X-ray diffraction (XRD) phase analysis. Electrical characterization allowed determination of electrical area-specific resistances (ASR) characteristics of the systems studied, thus relating the electrical and oxidative behaviors of steels evaluated.

Aug 7, 2018

By Eleir Mundim Bortoleto

A finite element modeling approach was developed to study adhesion phenomena during the unidirectional contact between a two-dimensional plane-strain square and a flat slab. Surfaces were metallic or ceramic, different pairs of materials were analyzed and their adhesion was considered by means of a FORTRAN subroutine (DLOAD), which was connected with commercial finite element code Abaqus and provided surface attractive forces based on the Lennard-Jones interatomic potential. Adhesive loads were considered both during approximation and separation of the surfaces. During the separation step, material transfer between surfaces, due to adhesion, was modeled by means of damage initiation and propagation at the flat slab. The parameters considered in the simulations were normal load, chemical affinity and system size and the different conditions were analyzed by comparison of the interaction forces during approach and withdrawal. This work also presents detailed descriptions of: (i) the evolution of energy dissipation due to adhesion hysteresis, (ii) the formation-growth-breakage of adhesive junctions and (iii) the evolution of stress distribution during the process. Results have indicated that chemical affinity between the bodies in contact is more relevant for adhesion than the applied load. Besides, smaller asperities are less prone to promote adhesive wear, but they may be subjected to high stress concentration effects.

Jul 31, 2018

By Nicolás Ariel Zabala

During the make-up and break-out of the connections, threaded joints are exposed to intense mechanical and tribological solicitations. The connection performance is influenced by its geometry, material properties, surface treatments and thread compound. The aim of this work is to evaluate and characterize the tribological behavior of different thread compounds applied on manganese phosphated carbon steel under low speed and high pressure sliding contact. Four thread compounds were evaluated: one containing lead, zinc and graphite; other lead-free, containing copper and finally, the last two lead-free and containing non-metallic solids. The tribological behavior was analyzed by a block-on-ring tribotest. During the test, load varied linearly between 250 N and 7000 N; loading and unloading lasted 14 sec and were performed in opposite directions of rotation to simulate the make-up and break-out operations. Friction force and load as a function of time were registered. Upon completion of the test, wear surfaces were analyzed by SEM, optical microscopy and energy dispersive spectroscopy. The obtained results show that the lead and zinc containing thread compound displayed the best behavior, showing a wear reduction of approximately 20%. These results are in line with previously known oilfield experience. Average COF values around 0.15 were measured and no significant differences between dopes were observed; indicating that the wear behavior was influenced by the additive package.

Jul 31, 2018

By Augusto César Barrios Tamayo

The high temperature erosion of Thermal Barrier Coatings (TBCs) is one of the main factors that define the lifespan in gas turbine components as it is considered the second source of failure of hot path components in power and propulsion turbine operation. The worn Top Coat (TC) surface in components such as first stage turbine blades affects the turbine efficiency due to energy losses and the increment in heat transfer to substrate. The first part of this work consists in describing a HTE test facility developed to emulate the damage conditions found in a number of components of gas turbines; in this testing machine, the samples were exposed to combustion gases moving at velocities close to 1.5 Mach and temperatures of 1100°C. The second part consists in the characterization of liners and first stage turbine blades of a GE7FA gas turbine used for power generation. The last part deal whit correlation of the features of TC’s worn surfaces with the erosion conditions and the dominant degradation mechanisms between test samples and turbine components were compared.

Jul 31, 2018

By Charles Sóstenes Assunção

A mathematical model of heat transfer and solidification for a continuous casting of round billets was developed. The water flux density of the secondary cooling zone was experimentally measured, using an apparatus in industrial scale with two types of nozzles, flat jet and full cone jet. The profiles of water distribution were applied on the mathematical model. The results showed that the water distribution is not uniform in both longitudinal and angular directions owing to the unevenness of the spray and to the curvature effect of the round billet. This non-uniformity causes important variation of the heat transfer coefficients and superficial temperature of the billet, especially in the first cooling zones, where the temperature is higher. The mathematical model was used to simulate a change of nozzle type in the first cooling zone. The results showed that the heat flux and superficial temperature variations were reduced with a full cone jet nozzle in comparison with the flat jet nozzles.

Aug 16, 2017

By Leiner Novaes Arêdes

Após o bobinamento com temperatura controlada, as bobinas são resfriadas até um valor próximo da temperatura ambiente para o processo de decapagem. Há uma bibliografia farta no que diz respeito à temperatura de bobinamento e seus efeitos nas propriedades mecânicas e na microestrutura do aço plano laminado a quente. Contudo, pouco se encontra sobre a influência das taxas de resfriamento pós bobinamento nas propriedades mecânicas e na microestrutura do aço, especialmente nas propriedades finais de materiais que são submetidos à laminação a frio e recozimento. O tempo médio de resfriamento com água é de dois dias. Já o tempo para resfriamento com ar é de sete dias. Estudou-se o efeito das referidas taxas na microestrutura e nas propriedades mecânicas para um determinado aço tanto após a laminação a quente como após a laminação a frio e recozimento.

Jul 30, 2018

By Antonella Rocha Ponseggi

O desenvolvimento dos materiais dos eletrodos (anodo e catodo) e do eletrólito de células a combustível de óxido sólido (SOFC) com o intuito de que estas possam operar de forma estável com combustíveis diferentes do hidrogênio é um objetivo central da pesquisa em SOFC. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é evidenciar as características microestruturais e o desempenho de materiais para uso de combustíveis hidrocarbônicos e alcoóis em SOFC. Neste trabalho são avaliados, à luz da caracterização eletroquímica e elétrica de SOFC unitárias e estruturas em bicamadas anodo-eletrólito, sistemas materiais do tipo Ni/Cu-Céria/YSZ-LSM sob a alimentação de diferentes combustíveis. Os melhores resultados foram obtidos com o uso de hidrogênio ou etanol, mas novos desenvolvimentos em engenharia microestrutural são prementes. Também ficou evidenciado os problemas de degradação e instabilidade advindos da presença de sulfurados no biogás combustível.

Aug 16, 2017

By Ivy Frazão

O presente projeto teve como objetivo a síntese com alta homogeneidade química, utilizando a reações no estado sólido através de moagem úmida, envolvendo alumina em sua fase mais estável (corundum) dopada com íons de estrôncio. Foram utilizados como fonte de Sr2+ tanto óxidos quanto nitratos e carbonatos e variou-se também o meio de moagem (aquoso e alcoólico), a temperatura de calcinação e a concentração de dopante. Para a caracterização do material foram realizadas difrações de raios-x e espectrometria por fluorescência. O potencial catalítico da alumina dopada com Sr2+ é conhecido para reações de transesterificação, e os estudos deste sistema que são encontrados na literatura apontam para a formação de compostos intermediários, porém utilizando diferentes rotas de síntese. Os resultados preliminares indicam que por moagem úmida não há a formação de compostos intermediários.

Aug 8, 2018

By João Luis Moreira

Com o aumento da eficiência dos processos produtivos, faz-se cada vez mais necessária à utilização de técnicas e ferramentas que proporcionem a otimização de processos a fim de se extrair deles a máxima capacidade produtiva, com o mínimo de custo e variação. Neste contexto, observa-se que ações automatizadas, tomadas por sistemas que possuam inteligência pré programadas, são capazes de realizar este feito, inferindo nos processos por meio de ações otimizadas, na medida e hora certa, utilizando regras e ferramentas matemáticas adequadas. A eficácia destas técnicas já são comprovadas na Samarco. Este artigo está voltado para otimização da dosagem de aglomerante na planta 3 de pelotização da Samarco em Ubu com objetivo de reduzir a variabilidade, reduzir o retorno de pelotas cruas, aumentar a quantidade de pelotas na faixa entre 8 a 16mm e, consequente, aumento da produtividade.

Aug 16, 2017

By Fábio Yamada, Ruano Araujo, Marcelo Fugihara, Matheus Sousa Reis

A evolução internacional do mercado de alumínio requer capacidade das empresas de atender uma demanda crescente e para isso se faz necessária uma gestão logística eficiente. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o fluxo de veículos em uma fábrica de processamento de alumínio através da simulação dinâmica de processos e tecnologia de modelagem. Com isto, propõe-se avaliar a gestão de recursos (equipamentos e operadores), capacidade de estoques, fluxos internos e movimentações de carga na fábrica; assim, pode-se avaliar a necessidade de novos investimentos nestes quesitos. A análise envolve o cenário atual bem como a demanda futura projetada com o acréscimo de um modal logístico anexo à fábrica, que aumentará o fluxo de produtos na empresa. Em síntese, este artigo relaciona-se com os temas: logística, modelagem matemática de processos e melhorias em produtividade.

Oct 1, 2019

By Gustavo Estrela da Silva

O presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência da taxa de resfriamento durante a solidificação na formação de diferentes microestruturas de ferros fundidos. Para tal, uma liga de ferro fundido com pequena adição de Si foi fundida em forno de indução e vazada em molde de areia, gerando um corpo de prova dotado de regiões com diferentes espessuras de parede, impondo ao metal líquido vazado diferentes taxas de resfriamento. Foi possível constatar que o aumento da taxa de resfriamento aumenta a tendência de formação de ferro fundido branco, respeitando-se o equilíbrio metaestável Fe-cementita, e que menores taxas de resfriamento priorizam a formação de ferro fundido cinzento (respeitando o equilíbrio estável Fe-grafita). Estudos macrográfico e micrográfico detalham as regiões de ferro fundido branco, mesclado e cinzento, e relacionam as diferentes morfologias obtidas com as taxas de resfriamento impostas.

Aug 8, 2018

By Ivan Kwei Liu Kam

O presente trabalho propõe a carbonetação a laser de ferro puro para a formação de uma camada endurecida na superfície. A formação de uma camada dura permite obter peças com melhores propriedades tribológicas, mas sem alterar as propriedades volumétricas do sólido. Foram realizados experimentos em quatro condições de tratamento a laser, com uso de uma fonte do tipo fibra de Yb:vidro. Análises microestruturais e de dureza mostraram a formação de camada ledeburítica e martensítica, dependendo das condições experimentais, até cerca de 50 µm de profundidade. Análises por calorimetria permitiram, também, verificar que a absortividade do laser na peça variou entre 30 e 46%. Estes resultados mostram que o uso de laser para a carbonetação de peças ferrosas, com a metodologia proposta, permite um alto rendimento, alta dureza da superfície e baixo aporte térmico ao material.

Aug 7, 2018

By Ana Carolina Ribeiro Duarte

A combinação de propriedades apresentada pelos aços perlíticos permite sua aplicação em diversos segmentos. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a microestrutura do aço SAE 1070 deformado via trefilação para a fabricação de fiomáquina. O aço foi trefilado a seco por 12 passes com reduções médias entre 15 e 21%. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio da técnica de microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica. O material teve ainda seu comportamento mecânico avaliado por meio de ensaio de dureza Vickers e ensaio de tração. O material deformado apresentou a estrutura “curling” na seção transversal, enquanto que na seção longitudinal a maioria das lamelas se encontrava alinhadas com a direção de trefilação. Os ensaios de tração e dureza revelaram um aumento considerável da dureza e resistência do material após o processo de trefilação.

Aug 16, 2017

By Luiz Alberto dos Santos, Rayander Martins Pimenta, Gláucia Domingues, Rafael Humberto Mota de Siqueira

Neste trabalho, amostras de NiTi com a composição de 50,9% at. Ni passaram por um tratamento superficial a laser Nd:YAG. O objetivo desde trabalho foi de modificar a superfície das amostras para comparar o parâmetro de rugosidade média (Ra) entre as amostras que sofreram interação do pulso do laser e a amostra que não passou pelo tratamento superficial a laser, já que para algumas aplicações biomédicas a superfície do material precisa ser rugosa. Para tanto, o laser foi utilizado em condições de velocidades de avanço diferentes. A amostra tratada com a menor velocidade de avanço laser, de 12,5 cm.s-1, apresentou uma maior rugosidade (Ra de 210 nm) devido ao maior tempo de contato do feixe com a superfície da amostra e, além disso, observou-se a formação de óxidos na superfície da amostra.

Oct 17, 2019

By Leandro de Arruda Santos

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento mecânico sob flexão de um instrumento endodôntico constituído de Ni-Ti M-Wire e comparar suas respostas com aquelas obtidas de um instrumento de Ni-Ti superelástico convencional com a mesma geometria, utilizando-se simulação por elementos finitos. Um instrumento ProTaper Universal F1 foi selecionado para este estudo. O modelo geométrico para a simulação numérica foi gerado através de micro-tomografia computadorizada e os dados para os modelos constitutivos foram obtidos por meio de ensaios de tração realizados em laboratório. A simulação numérica foi realizada em ABAQUS, com condições de contorno baseadas na especificação ISO 3630-1. Os resultados mostram que instrumentos de Ni-Ti M-Wire apresentam maior flexibilidade e menores valores de tensão quando submetidos à flexão, o que indica que estes instrumentos são mais resistentes à fadiga por flexão.

Aug 8, 2018

By Jônatas Targino Araujo

As fibras de bambu são ricas em celulose, hemicelulose e lignina. Devido ás suas ótimas propriedades mecânicas conforme solicitação percebeu a abundância de celulose e sua respectiva orientação nas regiões dos entrenós, indicando elevado teor de celulose. Nosso trabalho tem o objetivo de extrair nanocelulose dessa região do bambu, desenvolvendo uma metodologia eficiente na sua produção. As nanopartículas foram obtidas por hidrólise ácida a 64% após lavagem com NaOH e branqueamento com H2O2 e NaOH. As caracterizações das amostras foram feitas com TG, DTG, IFTR e tamanho de partícula por Potencial Zeta. Foram observados dois eventos na análise DTG: um em 54°C correspondente a perca de água e em 330 °C correspondente a degradação da celulose. Os tamanhos das partículas em Potencial Zeta obtiveram picos em 257,1 nm (79,6%) e 67,9 nm (15,6%).

Oct 30, 2017

By Eduardo Hollanders de Moura, Carlo Tripoli, Paulo Santos Assis

Este artigo mostra como a utilização de um motor Stirling pode tornar o processo siderúrgico mais sustentável e rentável ao gerar energia elétrica com o resíduo térmico da escória de aciaria elétrica. Foi utilizado um modelo teórico para o desenvolvimento do motor, com considerações para aproximar o resultado da realidade. Pelos resultados obtidos, pode ser observado uma economia de quase 8 milhões de reais por ano na siderurgia nacional.

Aug 1, 2019

By Raúl Daniel López

Un objetivo de seguridad y calidad en los moldes de la colada continua de Siderar fue la de tener un menisco estable y controlado. A lo largo de los distintos periodos de inversiones y mejoras, el control de nivel de Siderar logro como objetivo contener su variación de nivel de acero en el molde en un rango de variación menor a +/-2 mm y con una velocidad de cambio inferior a 1,5 m/segundos. Esta etapa trajo una relativa mejora en los aspectos mencionados (calidad y continuidad operativa) pero el hecho de tener como sistema de medición de nivel un sistema radiactivo (fuente Co60 y contador de centelleo) mantenía serias limitaciones en ambos rubros dado que este sistema no diferencia la interface escoria /polvo colador con el menisco de acero. Este trabajo tratará de mostrar y contar las tareas de desarrollo y aplicación de esta nueva tecnología, hoy vigente en la nueva Colada Continua N° 2 (CCD2) y en etapa de puesta en marcha de la CCD1.

Aug 15, 2017

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the ex-service condition. The tests were performed on creep machines equipped with Andrade-Chalmers type profiles, high sensitivity SLVC transducer extensometry, high stability temperature controllers, and facilities for monitoring the creep curves with an automatic data logging system. Ten creep machines of this type were used in this research, in an experimental work that lasted for one year. Three temperature levels were selected: 538, 565 and 593°C, with stress in the range from 52 to 224 MPa producing rupture times varying from 5 to about 3950h. The creep curves were all followed with great scrutiny using data logger scanning rates which enabled storing thousands of readings in each case. The experimental analysis involved measurements of minimum creep rate, rupture time and final elongation at rupture. The data were analyzed according to the classical phenomenological / physical relations (Norton, Arrhenius, Zenner-Hollomon, Monkman-Grant) and also considering five traditional parameterization methodologies (Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Goldhoff-Sherby, Manson- Haferd and Manson-Succop). Comparisons are presented among the possibilities of data extrapolation from five different methodologies. Comparison is also made with creep results obtained on a similar plate of the same material in the virgin condition.

Aug 16, 2017

By Claudio L. Schneider

Um flogopitito originário de um garimpo de exploração de esmeralda, na Bahia, está sendo estudado para utilização como fonte de potássio em técnicas de rochagem. Para este fim, é necessário cominuir a rocha até um tamanho apropriado. Estudos de cinética de dessorção e casa de vegetação estão sendo realizados com a finalidade de determinar o tamanho ideal de partícula para aplicações práticas. O custo associado à cominuição da rocha é um fator determinante na viabilidade econômica do uso da rocha como insumo na agricultura. Sendo assim, um programa de caracterização completo foi realizado para determinar rotas de britagem e moagem econômicas para esta rocha. Os resultados são apresentados de forma aplicada, com exemplos de circuitos e demanda energética.

Aug 8, 2018