MICHELE CRISTINA BIONDO DE CASTRO

MICHELE CRISTINA BIONDO DE CASTRO

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The effect of plasma nitriding on the fatigue behavior of the Ti-6Al-4V alloy
2019 - CASTRO, MICHELE C.B. de; COUTO, ANTONIO A.; ALMEIDA, GISELE F.C.; MASSI, MARCOS; LIMA, NELSON B. de; SILVA SOBRINHO, ARGEMIRO da; CASTAGNET, MARIANO; XAVIER, GLEICY L.; OLIVEIRA, RENE R.
The Ti-6Al-4V alloy is widely used in the manufacture of components that must have low density and high corrosion resistance and fatigue strength. The fatigue strength can be improved by surface modification. The aim of this study was to determine the influence of plasma nitriding on the fatigue behavior of a Ti-6Al-4V alloy with a lamellar microstructure (Widmanstätten type). Nitriding was executed at 720 C for 4 h in an atmosphere with N2, Ar, and H2. Microstructure characterization of the samples was carried out by X-ray diffraction analysis, optical microscopy, and scanning electron microscopy. The average roughness of the specimens was determined, and fatigue tests were executed in a bending–rotating machine with reverse tension cycles (R = 􀀀1). X-ray diffraction analysis of the nitrided alloy revealed the following matrix phases: , , "-Ti2N, and -TiN. A nitrogen diffusion layer was formed between the substrate and the titanium nitrides. Plasma nitriding resulted in an increase in low-cycle fatigue strength, whereas at high cycles of 200 MPa, both conditions exhibited similar behaviors. The fracture surface of the fatigue-tested specimens clearly revealed the lamellar microstructure. The fracture mechanism in the non-nitrided specimens appears to be due to cracking at the interface of the and phases of the lamellar microstructure.
Efeito da nitretação por plasma no comportamento em fadiga da liga Ti-6Al-4V
2018 - CASTRO, MICHELE C.B. de
A liga Ti-6Al-4V apresenta excelentes propriedades mecânicas, baixa densidade, alta dureza e resistência à corrosão. Entretanto, tratamentos superficiais como a nitretação por plasma são amplamente utilizadas para melhorar a resistência a fadiga desta liga. O objetivo deste trabalho foi tratar termoquimicamente a liga Ti-6Al-4V por meio da nitretação por plasma a fim de verificar a sua influência nas propriedades de fadiga e comparar os resultados obtidos com as não nitretadas. Este tratamento superficial foi realizado com o objetivo de retardar a etapa de nucleação da trinca. A nitretação por plasma foi realizada em temperaturas em torno de 720°C por 4 horas, numa atmosfera de N2, Ar e H2 (5:5:1). Foi realizado um tratamento térmico nas amostras para se obter a microestrutura de Widmanstätten. A temperatura usada foi de 1050°C por 30 minutos. A caracterização microestrutural das amostras nitretadas e não nitretadas foi realizada usando difração de raios X (DRX), microscopia óptica (MO), e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados da difração de raios X das amostras nitretadas mostram a presença de fases: α, β, ε-Ti2N, e δ-TiN e nas amostras não nitretadas as fases α e β. Essas análises revelaram a presença de uma superfície rica em nitretos seguida de uma zona de difusão com nitrogênio na matriz. A rugosidade superficial foi estudada, e foi observada um aumento na rugosidade de 61% após a nitretação. Os testes de fadiga foram realizados em uma máquina de ensaios flexo rotativa, com uma razão de carregamento R=-1 . Os resultados obtidos mostraram que as propriedades de fadiga foram melhoradas após a nitretação por plasma, retardando a etapa de nucleação de trinca.
Evaluation of 3YTZP films deposited by electrophoretic deposition on titanium and irradiated with Nd:YAG laser
2018 - XAVIER, G.L.; USSUI, V.; OLIVEIRA, R.R.; ROSSI, W. de; LIMA, N.B.; CASTRO, M.C.B. de
Titanium is widely used in chemical, power generation, aerospace and biomedical industries because of its good mechanical properties, corrosion resistance and good biocompatibility. However, when is used, for example, in steam turbines is necessary increase the corrosion resistance at high temperature, or when is used in dentistry, when the metallic gray color compromise the aesthetics rehab, it becomes interesting to coat the titanium with a ceramic layers, and 3YTZP (Yttria-stabilized tetragonal zirconia) is suitable for this application, because it has good mechanical properties, good resistance to thermal cycles and good biocompatibility. The electrophoretic deposition is a suitable technique to obtain theses coatings. After deposition, is necessary achieve out the sintering of coating, but the sintering temperature of zirconia is about 1500 °C, and submit metal/ceramic joint to this temperature, cam bring on the degradation of metal. The solution to these problems is performing the sintering using a laser radiation. In this work it was studied the laser irradiation of zirconia ceramic coating deposited on titanium by electrophoretic deposition. Three series of irradiation tests were carried out using Nd:YAG (wavelength 1.06 μm) pulsed laser, energy of 0.5 J, pulse duration of 10 ms and rate of 10 Hz. During the tests, it was studied the influence of fluency, scanning speed and repetition of laser incidence. The repetition covered a range of 1 to 27 times. Prepared samples were characterized by optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction and scratch microindentation. The Xray results showed presence of tetragonal and monoclinic phases in the irradiated coatings. The optical and SEM results showed that densification increases with the increasing of number of laser incidence repetition and the scratch results showed that the irradiated samples presented more scratch resistance than non-irradiated samples.
Estudo do reaproveitamento de resíduo de PVB utilizado na fabricação de parabrisas em composto de PVC
2018 - FARIAS, I.F.; CASTRO, M.C.B. de; MARINUCCI, G.
A fabricação de blendas poliméricas é uma alternativa para melhoria de propriedades de materiais poliméricos já consolidados no mercado, ampliando sua área de aplicação como por exemplo, ABS/PC, PMMA/PET, PPO/HIPS, PBT/ABS e outros. O presente trabalho apresenta um estudo da compatibilização de dois polímeros termoplasticos e na avaliação das propriedades mecânicas. Os polímeros utilizados neste estudo foram: o composto de poli (cloreto de vinila)-PVC-C, aditivado com plastificantes, o poli (cloreto de vinila)reciclado-PVC-R, oriundo de mangueiras flexíveis e o resíduo de poli (vinil butiral)PVB-R, proveniente de laminados utilizados na fabricação de para-brisas para a indústria automotiva. O estudo das blendas PVC/PVB oferece um grande potencial de aplicação na fabricação de mangueiras e laminados, na indústria calçadista e automotiva e em segmentos da área hospitalar. Três diferentes formulações de blendas PVC/PVB foram planejadas e obtidas a partir de mistura no estado fundido via processo de extrusão por granulação a seco e processo de calandragem. As blendas de amostras de PVC plastificado e PVC reciclado, indicados respectivamente por PVC-C e PVC-R, e amostras de PVB do descarte na fabricação dos para-brisas indicadas por PVB-R foram fabricadas nas proporções de PVC-C/PVB-R 90/10, PVC-C/PVB-R 50/50 e PVC-R/PVB-R 50/50. Essas amostras foram comparadas com o composto de PVC-C puro, sendo atribuído como o material de referência, e com resíduo de PVB-R puro como material de incorporação. Foram realizados ensaios mecânicos e de dureza, como também a avaliação da miscibilidade da blenda. Após a análise, as blendas de PVC/PVB apresentaram interação em termos de compatibilidade e miscibilidade. Devido a polaridades semelhantes, o resíduo resultou numa grande vantagem competitiva de viabilidade econômica e de processos, econômica tendo em visto que o PVB resíduo apresenta custo inferior ao PVC composto e propriedades mecânicas superiores, isso porque a incorporação de resíduos de PVB normalmente implica num aumento das propriedades dessa blenda termoplástica. Essa conclusão é amparada pelos resultados de resistência à tração, resistência a dureza e rasgamento, como também das características morfológicas obtidas nas análises por microscopia óptica, que apontaram resultados satisfatórios comparados com composto de PVC plastificado.
Influência da nitretação por plasma sobre as propriedades de fadiga da liga TI-6AL-4V
2018 - CASTRO, M.C.B. de; COUTO, A.A.; ALMEIDA, G.F.C.; LIMA, N.B.; CASTAGNET, M.; OLIVEIRA, R.R.
As falhas por fadiga na liga Ti-6Al-4V ocorrem pela aplicação de tensões flutuantes, onde as tensões responsáveis pela falhasendo estas são menores do que a tensão de escoamento da liga. , caracterizando essas falhas como catastróficas e sem aviso prévio. A fadiga é responsável por pelo menos 90% das falhas por causas mecânicas, cCom o objetivo de aumentar a resistência a fadiga, foi realizada ao o tratamento termoquímico de nitretação por plasma. A nitretação por plasma é caracterizada pela formaçãoforma de uma camada superficial de nitretos na superficie da liga constituída (pelas fases δ-TiN e Ɛ-Ti2N). A formação dessas fases além de aumentar a sua dureza superficial, cria uma alta tensão superficial de compressão, fazendo com que as tensões trativas necessárias para ocorrer a formação de trincas sejam superiores. Testes de fadiga do tipo flexo rotativas foram realizados nos corpos de prova nitretados e não nitretados, a fim de se comparar a eficiência do tratamento termoquímico. O ensaio de fadiga foi realizado a uma frequência de 50 hz, e razão de carregamento R=-1, variando tensões de 610 a 203 MPa. Foram contados o número de ciclos necessários para as fraturas dos corpos de prova, e os resultados foram plotados em uma curva S-N. Após a fratura dos corpos de prova, suasAs superfícies de fratura foram analisadas em um microscópio eletrônico de varredura (MEV).O comportamento em fadiga das ligas nitretadas foi superior ao das ligas não nitretadas. Conclui-se que quanto após a nitretação por plasma, quanto maior a tensão aplicada ao ensaio, maior é a diferença de resistência entre a liga nitretada e a não nitretada, sendo esta diferença diminuída com a redução da tensão. Para altas tensões a liga nitretada apresentou cerca de 5x mais resistência à fadiga. Palavras chave: Liga Ti-6Al-4V, fadiga, nitretação por plasma.
Caracterização da camada nitretada por plasma da liga Ti-6Al-4V
2018 - ALMEIDA, G.F.C.; CASTRO, M.C.B. de; COUTO, A.A.; MASSI, M.; SILVA SOBRINHO, A.S. da; LIMA, N.B. de
A liga Ti-6Al-4V é a mais utilizada entre as ligas de titânio. Porém a afinidade do titânio com o oxigênio limita sua aplicação em temperaturas acima de 600°C, devido a formação de uma camada frágil resultante da oxidação superficial. Para melhor esta característica, vários tratamentos superficiais vêm sendo estudados, entre eles, a nitretação por plasma, que pode melhorar a sua resistência em temperaturas elevadas, ampliando assim sua utilização, beneficiando aplicações estruturais por se tratar de um material menos denso que o titânio puro e outros materiais aplicados a altas temperaturas. Neste trabalho foi realizado uma nitretação por plasma em amostras de Ti-6Al-4V sob uma atmosfera de N2, Ar e H (5:5:1) durante 4 horas a 690 e 730 °C. O objetivo foi caracterizar a camada de nitretos formada, que foi de aproximadamente 1 μm e 3,7 μm de espessura respectivamente. Também foi confirmada a formação dos compostos ε-Ti2N e δ-TiN.
Effect of plasma nitriding on fatigue behavior of Ti-6Al-4V alloy
2018 - CASTRO, MICHELE C.B. de; COUTO, ANTONIO A.; ALMEIDA, GISELE F.C.; MASSI, MARCOS; LIMA, NELSON B. de; SILVA SOBRINHO, ARGEMIRO da; CASTAGNET, MARIANO; XAVIER, GLEICY L.; OLIVEIRA, RENE R.
The Ti-6Al-4V alloy is widely used in the manufacture of components that should have low density, high corrosion resistance, and fatigue strength. The fatigue strength can be improved by surface modification. The aim of this study was to determine the influence of plasma nitriding on the fatigue behavior of Ti-6Al-4V alloy with a lamellar microstructure (Widmanstätten type). Nitriding was executed at 720 °C for 4 hours in an atmosphere with N2, Ar and H2. Samples microstructure characterization was carried out by X-ray diffraction analysis, optical microscopy and scanning electron microscopy. The average roughness of the specimens was determined, and fatigue tests were executed in a bending-rotating machine with reverse tension cycles (R= -1). X-ray diffraction analysis revealed the matrix phases α and β, and the phases Ɛ-Ti2N and δ-TiN in the nitrided alloy. A nitrogen diffusion layer was formed between the substrate and the titanium nitrides. Plasma nitriding resulted in an increase in low cycle fatigue strength, whereas at high cycles, both conditions exhibit similar behavior. The fracture surface of the fatigue tested specimens clearly revealed the lamellar microstructure. The fracture mechanism appears to be due to cracking at the interface of α and β phases of the lamellar microstructure.