RENE RAMOS DE OLIVEIRA

RENE RAMOS DE OLIVEIRA

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Fatigue behavior effect of shot peening associated to plasma nitriding surface treatment in F138 stainless steel
2023 - OLIVEIRA, ELOANA P.R. de; VICENTE, JOSE G.; OLIVEIRA, RENE R. de; COUTO, ANTONIO A.
Analysis of shot peening associated to plasma nitriding surface layers on austenitic stainless steel are conduced to verify the influence of the surface treatment in fatigue behavior. Shot peening can be used to increase fatigue resistance, due to the surface residual stress induced. Additionally, shot peening can be used as a previous plasma nitriding treatment to improve nitrogen atoms diffusion, increasing the layer hardness, thickness and fatigue resistance [1]. Thus, the aim of the present work is to study the effect of previous shot peening surface treatment in plasma nitrided F138 stainless steel fatigue properties. Specimens treated with plasma nitriding and shot peening associated to plasma nitriding were analyzed in high cycle fatigue tests. Previous shot peening treatment to plasma nitriding promoted a failure in lower strength values than reference specimens, and its similar to plasma nitride specimens. The result can be associated to roughness increase due to shot peening and plasma nitriding treatments, which can influence fatigue behavior as other surficial morphological characteristics of the formed layer [2]. Fracture surface were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and ductile fracture surface was observed in all conditions. In higher load conditions cracks and microcraks were formed on the sides of the specimen.
Evolution of residual stress on AISI D2 tool steel short time tempering
2023 - CONCI, MAYCOLN D.; OLIVEIRA, RENE R.; CENTENO, DANY M.A.; GOLDENSTEIN, HELIO; FARINA, PAULA F. da S.
Some parameters are used in an attempt to estimate a relationship between time and tempering heat treatment temperature of steels, among which the Hollomon-Jaffe parameter stands out [1]. This work aimed to study the evolution of residual stresses in short-time tempering treatment of AISI D2 tool steel, compared to conventional heat treatment of tempering [2]. The samples were treated in dilatometry for a better control of the thermal processing variables. Microstructural images were generated using optical and scanning electron microscopy, including mapping using EDS. Vickers microhardness measurements were performed. And the measurements of variations in residual stresses in each of the treatment stages and at the end of the treatment cycles were performed by analyzing the X-ray diffraction data using the Sen2Ψ technique [3]. The cycles composed of tempering in short times carried out at 500 ºC or 600 ºC, for 10 seconds or 1 minute, exhibited residual stress states similar to the conventional cycle, with a tendency towards neutrality of the residual stress state and high hardness values. The final residual stresses acquired by the AISI D2 tool steel in the thermal cycles studied, more specifically in the tempering, can be attributed to the precipitation of tempering carbides, which when carried out up to 600 ºC, occurs coherently, or at least partially coherently, to the matrix, producing the neutrality of residual stresses, but when tempering is carried out at 700 ºC, it leads to incoherent precipitation of carbides and matrix recrystallization, leading to an increase in compressive residual stresses and a reduction in the hardness of the material, regardless of the heat treatment time of tempering.
Effectiveness of modified lignin on poly(butylene adipateco-terephthalate)/poly(lactic acid) mulch film performance
2023 - BARROS, JANETTY J.P.; OLIVEIRA, RENE R.; LUNA, CARLOS B.B.; WELLEN, RENATE M.R.; MOURA, ESPERIDIANA A.B.
In this work, the biodegradable poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT)/ poly(lactic acid) (PLA) blend (ECOVIO®) and lignin, a renewable and biodegradable natural polymer with high UV absorption and modified by gamma radiation were used to produce agriculture mulch films. Lignin was gammairradiated at 30 and 60 kGy. The irradiated and non-irradiated lignin content of 2 wt% was incorporated into PBAT/PLA blend matrix using a twin-screw extruder and extrusion blown film to prepare flexible films. PBAT/PLA/LIGNIN films were characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, differential scanning calorimetry (DSC), x-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), tensile tests, contact angle, and UV–Vis analysis. FTIR spectra showed partial miscibility between PBAT/PLA and lignin, being intensified in irradiated lignin compounds. The DSC and XRD results confirmed that the degree of crystallinity of the blends was not significantly influenced by lignin addition. FE-SEM images showed better dispersion and miscibility in PBAT/PLA/Irradiated lignin. Miscibility improvement provided by irradiated lignin promoted better mechanical properties, mainly with lignin irradiated at 60 kGy. PBAT/PLA/LIGNIN films containing 2 wt% showed excellent UV-barrier property and greater hydrophobicity. Summing up, incorporation of low contents of irradiated lignin could be an interesting alternative to produce biodegradable UV-blocking agriculture mulch films.
Cement-based composites incorporating pseudoboehmite nanomaterials
2023 - PACHECO, CAROLINE V.; PERES, RENATO M.; CARRIERI, GABRIELA; MINUSSI, GIULIA R.; ZAMBRANA, GUIDO P.; KANG, JESSICA S.H.; OLIVEIRA, RENE R. de; LIMA, NELSON B. de; BERNUSSI, AYRTON; WARZYWODA, JULIUSZ; MUNHOZ, ANTONIO H.
Pseudoboehmite is a hydrated aluminum oxyhydroxide obtained from inorganic precursors by the sol-gel process. It is used as a precursor to alumina and as a reinforcement in obtaining nanocomposites. Cement-reinforced composites with this nanomaterial were obtained in concrete and mortar. Pseudoboehmite with sodium polyacrylate was used to promote a deflocculation of pseudoboehmite particles, which tend to agglomerate in the material. The obtained material was added to the concrete to improve its workability and strength. The new concrete was characterized by slump tests and mechanical tests. Our results revealed that the incorporation of pseudoboehmite with sodium polyacrylate significantly increased the compressive strength and improved the workability of the concrete. Multiple experiments evaluated compressive strength, ultrasound speed, and nanomaterial characterization. Using the Weibull method in mortars, we verified that the pseudoboehmite brought visible benefits as the characteristic stress increased by 17.5%. This increase was observed with the addition of 3% by weight of pseudoboehmite.
Synthesis of pseudoboehmite nanoparticles and use in simvastatin drug delivery
2022 - VICENTE, MARCOS A.A.H.; SILVA, LEONARDO G.A.; LIMA, NELSON B.; OLIVEIRA, RENE R.; BERNUSSI, AYRTON; SARMENTO, BRUNO; BARBOSA, ISABELLA T.F.; MUNHOZ JUNIOR, ANTONIO H.
Pseudoboehmite is an aluminium compound with a structure similar to that of boehmite. The unit cell of the pseudoboehmite is slightly larger than that of the boehmite because of the greater incorporation of water in the same structure [1]. It has particles of nanometric dimensions and can be synthesized with extremely high purity. Several papers published in the literature show the potential of using this material in the controlled release of drugs, including cancer treatment [2,3]. Using drugs in complexes incorporated into polymer matrices and ceramic gels can lead to adequate control of gastrointestinal absorption when administered orally. Consequently, there is the possibility of promoting a gradual action through the progressive release of the drug, thus increasing its efficiency and reducing dose and toxicity. Previous studies have shown that pseudoboehmite is non-toxic and can be used for drug delivery. During the tests to determine the toxicity of this material, it was observed that the blood glucose content was reduced in mice that took pseudoboehmite by gavage. Since pseudoboehmite is obtained via low-cost inorganic synthesis, different physicochemical characteristics can be incorporated into this high purity medium. The formed structure was evaluated as a drug delivery system to establish a profile of the influence of the physicochemical properties of a molecule in the process of interaction with pseudoboehmite, a drug with recognized pharmacological activity, simvastatin (IUPAC name (1S,3R,7S,8S,8aR)-8-{2-[(2R,4R)-4-hydroxy-6-oxooxan-2-yl]ethyl}-3,7-dimethyl-1,2,3,7,8,8a-hexahydronaphthalen-1-yl 2,2-dimethylbutanoate) was choose. It also emphasizes the importance of pseudoboehmite as a drug carrier, serving as a precursor to new therapeutic systems. The synthesis of pseudoboehmite from ammonium hydroxide and aluminium nitrate was optimized to release simvastatin in vitro. After absorption and hydrolysis in the liver to form the active β-hydroxy acid metabolite, simvastatin acts as a potent reversible, competitive inhibitor of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase, an early and rate-limiting enzyme in the biosynthesis of cholesterol.
Estudo de tensões residuais em juntas soldadas e submetidas ao reparo usando o aço A516 Gr70
2022 - BARROS, R.d.; OLIVEIRA, R.R.; NEVES, M.D.
Componentes estruturais fabricados em aço são usados em diversas áreas e necessitam de união por soldagem para sua montagem. No entanto, a soldagem provoca na junta, o aparecimento de tensões residuais, que podem prejudicar seu desempenho e não atender requisitos específicos de projeto. Neste trabalho foram analisadas juntas soldadas fabricadas em chapas do aço ASTM A 516 GR 70, com espessura de 30,5 mm, soldadas pelo processo MAG – Metal Active Gas (20% de CO2) e usando chanfro em “K”. As juntas foram fabricadas com sete passes de soldagem de cada lado do chanfro. Após a realização da soldagem, um lote foi submetido a um reparo do cordão por soldagem TIG (Tungsten Insert Gas) e um outro lote submetido a dois reparos por soldagem TIG. O presente trabalho teve como objetivo analisar nas juntas, apenas soldada e submetidas aos reparos, o comportamento do perfil da tensão residual medidas por difração de raios X e o perfil microdureza Vickers. Foram medidas as tensões residuais e a dureza Vickers em pelo menos 22 pontos equidistantes. Os resultados indicaram que, o maior número de passes de reparo diminuiu os valores de tensão residual de compressão, obtidas no processo de laminação a frio usado na fabricação do material e provocaram também redução nos valores de dureza Vickers. Portanto, à medida que foram realizados os passes de reparo as tensões residuais no cordão de soldagem passaram a ter característica de tração.
Identificação e quantificação de fases de Ti6Al4V produzido por fusão em leito de pó a laser
2022 - OLIVEIRA, R.R.; XAVIER, G.d.; CASTRO, R.S.; PORTO, J.B.; SANTOS, L.U.; TERADA, M.; COUTO, A.A.
O processo de manufatura aditiva por fusão em leito de pó consiste na incidencia de um laser de alta potência sobre o material que promove a fusão e posteriormente a solidificação camada sobre camada criando o 3D a partir de um modelo computacional. A principal vantagem deste processo é a fabricação de objetos com geometrias complexas. As ligas de titânio, como a Ti6Al4V são amplamente utilizadas como material estrutural em diversos setores, e também como biomateriais. Neste contexto a caracterização microestrutural do material é de suma importâcia, uma vez que a microestrututra influencia diretamente nas propriedades mecânicas. As altas temperaturas podem ocasionar as mudanças de fase, em que parte da fase alfa (Hexagonal Compacta) se transforma em fase beta (Cúbico de Corpo Centrado), afetando as propriedades mecânicas. A proposta deste trabalho consiste na caracterização cristalográfica por difração de raios X do de Ti6Al4V em forma de pó e após a manufatura aditiva por fusão em leito de pó. O pó utilizado no processo foi atomizado a plasma, apresentando diâmetro médio de partícula de 50 micrometros e composição química de acordo com a ASTM F2924. As peças foram manufaturadas utilizando o laser de Yb (comprimento de onda de 1060nm) com velocidade de varredura de 100 mm/s e potência variando de 61 W a 244 W. O pó foi caracterizado por MEV para análise morfológica e por difração de raios X para identificação e quantificação de fases. As amostras manufaturadas foram caracterizadas por MEV e MO, para a observação da microestrutura, e por difração de raios X para identificação e quantificação das fases presentes. Após processo de manufatura aditiva, pôde ser observada a formação da fase de Widmanstätten, e a presença da fase beta (CCC).
Avaliação da distribuição da tensão residual em profundidade do alumínio 7050 após jateamento com granalhas de aço
2022 - SANTOS, B.S.; OLIVEIRA, R.R.; COUTO, A.A.
Neste trabalho foram avaliadas a distribuição da tensão residual ao longo da espessura do alumínio 7050 com e sem pré tensionamento e seu efeito na camada deformada plasticamente pelo shot peening, jateamento de granalhas de aço S230, S550 e 1/8”. Os parâmetros no processo foram a variação do tamanho das granalhas e o pré tensionamento das amostras em chapas, mantendo constante o regime de pressão do jateamento. A técnica utilizada na avaliação do perfil de tensão de residual foi a difração de raios X pelo método de sen2 ?. O pré tensionamento da amostra tem por objetivo obter um ganho em tensão residual compressiva em meio ao alongamento dos grãos das camadas superficiais em sua componente plástica conjugada à atuação da componente elástica do material após alívio do tensionamento. Com a aplicação das granalhas S550 e 1/8”, foi notada uma perda de compressibilidade nas camadas iniciais do alumínio geradas pela deformação plástica, o que proporciona a redução da resistência à fadiga dos componentes tratados.
Caracterização mecânica da liga Ti6Al4V utilizando corpos de prova para ensaio de fadiga em próteses personalizadas
2022 - GUARDIOLA, P.C.; JUNIOR, W.d.; OLIVEIRA, R.R.
Em um número total de falhas sabe-se que a falha por fadiga está na ordem de 50% a 90%, sendo que na maioria das vezes ela ocorre de forma inesperada, repentinamente, ou seja, muito perigosas. A falha por fadiga é uma redução gradual da capacidade de carga do material por consequência de um esforço cíclico a ponto do sistema deixar de cumprir seu requisito funcional por consequência do avanço de fissuras formadas em seu interior. O processo de fabricação por manufatura aditiva trás diversas vantagens em relação aos processos convencionais de usinagem, mas em contrapartida as propriedades mecânicas acabam sendo influenciadas. Alguns defeitos de fabricação como a porosidade influenciam diretamente na resistência a fadiga. A manufatura aditiva por ser um processo de fabricação realizado de camada em camada ocasiona uma anisotropia na peça. Sabe-se que após um ciclo de 1% da vida de fadiga, as bandas de deslizamento já estão plenamente formadas na superfície do material e dependendo do sentido do esforço possivelmente teremos resultados diferentes devido a anisotropia do material. A porosidade inerente ao processo pode ser um agravante na resistência a fadiga e propagação de trincas. O presente estudo visa avaliar o comportamento da liga Ti6Al4V fabricada pelo processo de EBM (electron beam melting) em um ensaio de fadiga, e a influencia das bandas de deslizamento coplanares ao sentido de construção da peça e concomitantemente será avaliada a influência da porosidade na propagação da trinca.
Tensões residuais induzidas no aço inoxidável austenítico F138 após tratamento superficial de shot peening e nitretação a plasma
2022 - RIBEIRO, E.P.; COUTO, A.A.; OLIVEIRA, R.R.; VICENTE, J.G.
O tratamento mecânico superficial de shot peening, comumente utilizado para aprimorar propriedades mecânicas de superfície em materiais, como aumentar a resistência a fadiga e ao desgaste, induz deformações na rede cristalina do material, caracterizadas pela presença de tensões. Adicionalmente, a nitretação a plasma outro tratamento superficial utilizado para minimizar falhas em aços inoxidáveis austeníticos, pode produzir camadas superficiais resistentes, compostas pelo alojamento de átomos intersticiais na estrutura austenítica, elevando a dureza da camada. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo estudar a tensão residual e a camada formada na superfície do aço inoxidável austenítico F138, após diferentes condições de tratamento. Foram abordadas diferenças relacionadas à aplicação de nitretação a plasma após tratamento mecânico de shot peening. Para a verificação da tensão residual foi utilizada difração de raios-x usando método senˆ2(psi). Com intuito de analisar a morfologia da superfície e da camada formada, as amostras foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-x. O tratamento de shot peening prévio à nitretação a plasma promove formação de camada menos homogênea com presença de microtrincas e aumento da tensão residual induzida. A nitretação a plasma ocasionou a formação de nitretos de ferro e austenita expandida. Com a efetiva indução de tensão residual na superfície, os tratamentos de shot peening e nitretação a plasma são métodos eficientes para aprimoramento das propriedades do material.