LUSINETE PEREIRA BARBOSA

LUSINETE PEREIRA BARBOSA

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Influência do processamento na microestrutura de ímãs permanentes NdFeBCu sinterizado obtidos pelo metodo de hidrogenação
2024 - BARBOSA, L.P.; FARIA JUNIOR, R.N. de
Imãs de alto desempenho são baseados em terras raras (TR) e metais de transição (MT), que se combina com boro, formando uma mistura de compostos intermetálicos do tipo Nd16Fe76B8 e Pr16Fe76B8. Imãs do tipo NdFeB sinterizados, são caracterizados por suas excelentes propriedades magnéticas. Imãs permanentes devem ser compostos de duas fases: uma ferromagnética e outra não magnética, que faz o isolamento dos grãos. A espessura da camada, para promover o isolamento efetivo dos grãos, necessita ter apenas alguns nanômetros. A tecnologia mais utilizada na produção de ligas magnéticas de tipo NdFeB é a sinterização com fase liquida, utilizando pós grosseiros (10 - 20 μm). Os imãs são compostos de três fases, Nd2Fe14B (fase matriz ?), fase rica em Nd e Nd2Fe7B6 em menor quantidade. A fase estável R2Fe14B, pode ser formada por varias terras rara. Disprósio (Dy) e Térbio (Tb) formam fases com alta anisotropia. Pequenas adições desses elementos aumentam de maneira expressiva a força coerciva de imãs à base de Nd2Fe14B. A reposição parcial de Fe por Cobalto (Co) aumenta a temperatura de Curie, mas diminui a força coerciva. Disprósio, em imãs NdFeB, são conhecidos por aumentar a coercividade, mas devido seu alto custo e reservas limitadas; estudos estão sendo feitos para o desenvolvimento de imãs altamente coercivos sem uso de Dy. Uma das opções, são as ligas eutética CuNd. A liga se difunde ao longo dos contornos, formando uma fase amorfa, que modifica o contorno do imã sinterizado. Durante o tratamento térmico a composição eutética pode causar a decomposição da fase Nd2Fe14B nas fases Nd2O3, B2O3 e Fe, que pode reduzir a remanência do sinterizado. Este trabalho investigou a microestrutura dos ímãs sinterizados Nd17Fe76,5B5Cu1,5 preparados pelo processo de decrepitação por hidrogênio. Os ímãs foram preparados variando-se o tempo de moagem nos tempos, 9, 18, 27, 36 e 45 horas, em moinho de bolas utilizando ciclohexano como líquido de moagem. As amostras foram sinterizadas a 1060oC sob vácuo por 1 hora. A caracterização microestrutural foi feita por metalografia convencional e, observadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os ímãs permanentes também foram tratados termicamente a1000 oC, por 24 horas. Esta etapa teve como objetivo o estudo dos efeitos do tratamento térmico nas microestruturas dos ímãs permanentes.
Determination of the squareness factor of magnets using the integrated area under the demagnetization curve
2024 - SILVA, A.S.; SILVA, D.V.; GALEGO, E.; BARBOSA, L.P.; FARIA, R.N.
The squareness factor (SF) of a permanent magnet is commonly determined by the quotient of the knee demagnetization field (Hk) by the intrinsic coercivity (iHc) in the second quadrant curve. The knee field corresponds to the 90% of the full remanence (0.9Br) in a closed magnetic circuit after the magnet fully led at the magnetization saturation. In the present study, the integrated area under the demagnetization curve has been used the main parameter for determining the squareness factor of sintered permanent magnets. An applicative integration tool performs numerical integration on the active data plot using the trapezoidal rule. In this case, it is possible to calculate the mathematical area, i.e., the algebraic sum of trapezoids, or an absolute area, that is, the sum of absolute trapezoid values. In this work a straightforward method for determining the squareness factor has been proposed and compared with the standard ratio Hk /iHc. A standard magnet processing route with a glove box has been employed. After hydrogen decrepitation of the magnetic Nd17Fe76.5B5Cu1.5 the cast alloy has been ball milled to a fine powder using cyclohexane as the milling liquid. The fine powder was dried in vacuum at room temperature in the glove box antechamber and then handled inside the glove box. The isostatically pressed green body has been sintered at 1060oC for 1 hour employing a high vacuum (10-6 mbar) diffusion pump. Slow cooling in the furnace has been employed to optimized the sintered magnet performance. Magnetic properties were measured in a closed loop permeameter after magnet saturation by capacitive discharge in a 6 tesla pulse field. Good magnetic properties were obtained for these magnets and a comparison between the two methods of determining the SF has been successfully carried out.
Clinching and resistance spot welding in advanced dual phase steel
2024 - BASTOS, V.M.; LARA, J.A.; LIERMANN, C.; DALMAZO, R.; BARBOSA, L.P.; FABRIM, Z.E.; MUCSI, C.S.; ROSSI, J.L.
The aim of this article is exploring the joining technique of advanced first-generation dual-phase steel with a mechanical strength of 1300 MPa. The study focuses on the application of this steel in the automotive sector, where its ultra-high tensile strength makes it suitable for various components like side protection bars and floor reinforcements. The joining methods for this steel are resistance spot welding and a cold joining also known as clinching. These techniques can be performed using existing equipment, contributing to lightweight construction. The use of this steel is attractive for replacing components traditionally made through hot stamping (press hardened steel) in the automotive industry. Moreover, correlates aspects of clinching and resistance spot welding in terms of tensile strength test for shear and pull on laser-cut specimens showing that while resistance spot welding may introduce variations like reduced microhardness, it still exhibits 62% higher mechanical break strength in compared to clinching on average. Under the experimental conditions, clinching proves feasible for ultra-high-strength materials, suggesting a correlation of 3 clinchings for every 2 weld spots in quasi-static trials.
Processing of zirconium sponge and zirconium alloys in an electric arc furnace
2022 - REIS, L.A.; MORAIS, N.W.; BETINI, E.G.; PEREIRA, L.T.; POLITANO, R.; BARBOSA, L.P.; MARTINEZ, L.G.; MUCSI, C.S.; ROSSI, J.L.
Zirconium and its alloys, as well as titanium and its alloys, are mostly used in the nuclear and aeronautical industries, respectively. A nuclear-grade zirconium sponge is the main component for obtaining nuclear fuel element cladding for nuclear power plants and other components, such as grids and springs. The zirconium sponge is also an important raw material in obtaining various alloys for nuclear fuels from small and medium power reactors, such as U-Zr-Nb. Thus, this project has relevance, since the clean melting of zirconium sponge will provide part of the domain of nuclear fuel technology. In this work, high entropy alloys (Ti-Zr-Nb-Ta-Fe-Cr) were produced in order to evaluate the evolution of the microstructure and modulus of elasticity as a function of temperature and heat treatment. A high entropy alloy with a composition different from those found in the literature is proposed. The materials were separated and melted in an electric arc furnace under a non-consumable electrode vacuum. These alloys were consolidated in the form of bars 220 mm long and thicknesses ranging from 8 to 12 mm. After melting, annealing was carried out at 1100 °C for 24 hours to homogenize the material obtained. The initial microstructural analyzes showed two very distinct phases with defined grain boundaries, the chemical etching to reveal the microstructure was a solution of 100 ml deionized H2O + 10 ml HNO3 + 2 ml HF. The samples are being quenched in oil and X-ray diffraction tests will be carried out in a hot chamber and the results will be presented at this congress.
Caracterização da solda a ponto em chapa de aço 22MNB5, utilizando ensaio de tração e análises de correlação de imagem digital
2021 - ROSSI, A.; ABBADE, L.; LARA, J.C.; JESUS, E.R.B.; COLOSIO, M.A.; BARBOSA, L.P.; MUCSI, C.S.; ROSSI, J.L.
A soldagem a ponto é uma ferramenta amplamente usada para unir chapas na indústria automotiva. O aço 22MnB5 foi um dos escolhidos para a utilização na coluna B dos automóveis, pois apresenta a resistência mecânica adequada a suportar os esforços de impactos laterais. Observou-se ser necessário estudar as uniões soldadas destes aços através deste tipo de soldagem, devido às seguintes requisitos: aumento da necessidade da indústria automobilística em reduzir o peso do veículo e aumentando a segurança dos passageiros em atendimento a resolução do Conselho Nacional de Transito – CONTRAN n° 751 sobre o ensaio de colisão lateral, para autorizar a venda de carros no Brasil. A microestrutura deste aço, na condição recozida, é basicamente formada por ferrita e perlita, com limite de resistência à tração em torno de 600 MPa. Após o processo de têmpera (aquecimento do material e posterior resfriamento rápido), este material passa a apresentar uma microestrutura completamente martensítica e resistência à tração próxima a 1500 MPa. Este aço foi projetado para sofrer o resfriamento rápido durante a estampagem a quente, em estampos refrigerados, passando assim a denominar-se, comercialmente, PHS (Press Hardening Steel). Durante a soldagem destes aços, estes sofrem aquecimentos significativos, possibilitando a recristalização e, face a velocidade do processo, da formação de microestruturas típicas da zona afetada pelo calor (ZAC). Este trabalho tem como objetivo investigar a resistência a tração de amostras de aço 22MnB5 submetidas a solda a ponto sob diferentes condições experimentais, com a observação das deformações ocorridas nas amostras durante os ensaios de tração. Os ensaios de tração foram realizados em corpos de prova, com dimensões normalizadas pela Japanese Industrial Standards (JIS). Os ensaios de tração também foram digitalmente filmados e os fotogramas sequenciados foram analisados utilizando-se o método chamado de correlação de imagens digitais. Utilizando-se o método da correlação de imagens digitais, foi possível efetuar a caracterização das deformações bidimensionais das superfícies das amostras durante o ensaio de tração, de chapas de aço 22MnB5, anteriormente preparadas com as soldas a ponto. Para se utilizar o método de correlação de imagem digital, foi necessária a sobreposição, sobre a superfície do corpo de prova, de um conjunto de pontos aleatoriamente distribuídos. Este conjunto de pontos foi obtido pela deposição de gotículas de aerossol de tinta, na superfície dos corpos de prova, processo aqui denominado de pintura da superfície da amostra. Foram produzidos vários espécimes em condições técnicas e com tipos de pinturas da superfície da amostra diferenciadas, utilizando o aço laminado em sua condição recozida, na condição temperada, e realizando-se a pintura atendendo orientações do fabricante do aplicativo e de outros processos de pintura propostos. Os espécimes, foram então, submetidos à deformação até a sua ruptura visando reproduzir parte da real condição de trabalho durante a deformação, verificar os resultados obtidos pelo programa (GOM Correlate) com as diferentes pinturas de superfície, verificar possíveis padrões de deformações elástica, plástica, de trincas e rupturas. Pôde-se observar e analisar as diferenças entre as imagens obtidas pelos diferentes métodos pintura das superfícies das amostras, assim como a formação de padrões de deformação devidos às alterações na microestrutura do aço durante a soldagem. Ainda não foi obtido resultado significativo para se obter imagem do momento da formação de trinca pelo método de correlação de imagem digital utilizado, devido à necessidade de maiores taxas de aquisição de imagens e de testar outros processos de geração de pontos sobre a superfície dos corpos de prova. Concluiu-se que a pintura das superfícies dos corpos de prova exerce papel fundamental na observação das deformações da amostra, através do método da correlação digital de imagens. Assim, deve-se escolher adequadamente o tipo de tinta e o procedimento de pintura. Observou-se que, para extensas deformações, as tintas escolhidas devem oferecer aderência adequada à superfície estudada. Houve um padrão na forma e na região de ruptura dos corpos de prova recozidos e dos temperados.
Tensile testing and digital image correlation of 22MnB5 press hardened steel (PHS)
2021 - ROSSI, A.; ABBADE, L.; LARA, J.A.C.; JESUS, E.R.B.; COLOSIO, M.A.; BARBOSA, L.P.; ROSSI, J.L.; MUCSI, C.S.
Spot welding is a widely used tool for joining sheets parts in the automotive industry. As 22MnB5 steel has the adequate mechanical strength to withstand lateral impact and rollover stresses, it was chosen for the use in B-pillar. It was observed the need to study the spot welded joints, due to the increased need of the automobile industry in reducing the weight vehicle and increasing the passengers' safety in compliance with Resolution of the National Traffic Council of Brazil - CONTRAN n° 751 on the lateral collision test. The microstructure of this steel, in the as fabricated condition, is basically formed by ferrite and perlite, with a tensile strength limit of 600 MPa. This steel is designed to undergo rapid cooling during hot stamping. After this process, this steel presents a completely martensitic microstructure and tensile strength close to 1500 MPa. This work aimed to investigate the strength of spot welded specimens under different experimental conditions, observing the deformations during the tensile tests. The tests were digitally recorded and the sequenced frames were analyzed using a method called digital image correlation (DIC).
Efeito do estiramento à frio no aço utilizado na fabricação de rodas avaliado por propriedades mecânicas
2021 - ALENCAR, M.A.; BARBOSA, L.P.; MUCSI, C.S.; ROSSI, A.; ROSSI, J.L.
Este estudo teve como objetivo a investigação e avaliação das propriedades mecânicas, antes e depois, dos processos de soldagem e do estiramento (metal spinning) do aço utilizado na fabricação de rodas para caminhões e ônibus. Comercialmente, a roda é constituída de dois componentes, o aro e o disco. O estiramento na fabricação de rodas é utilizado para aumentar a largura do componente aro, e na conformação do componente disco, que devem atender perfis determinados em projeto, de modo a resistir aos testes de fadiga por ciclagem e de momentos de flexão e torção, alternados. A presente proposta estudou os efeitos do processo de estiramento, pois com o melhor entendimento destes efeitos, poder-se-á maximizar a otimização da massa da roda, um importante objetivo a ser alcançado para o setor de fabricação de rodas de aço. Os métodos propostos para a identificação dos efeitos do estiramento no aço empregado para a fabricação de rodas foram ensaios de tração, análise metalográfica, análise do comportamento das deformações do material durante os ensaios de tração, utilizando a técnica de correlação de imagens digitais (DIC), somados a mapas de dureza, executados no material antes e após o processo de estiramento. As variações dos percentuais de redução de espessuras no processo de estiramento foram correlacionadas com as variações de resistência a tração, para verificação da relação da variação de espessura com a variação dos valores de resistência a tração, evidenciando um aumento na tensão de ruptura a tração a cada aumento de percentual de redução de espessura do material no estiramento, chegando a um aumento de 50% na resistência a tração, numa redução de 55% na espessura da matéria prima, com a consequente perda na deformação.
Low-temperature reduction of graphene oxide using the HDDR process for electrochemical supercapacitor applications
2020 - BENITEZ JARA, F.G.; CRUZ, P.D.V.; BARBOSA, L.P.; CASINI, J.C.S.; SAKATA, S.K.; PERUZZI, A.J.; FARIA, R.N.
In the present work, attempts of reducing a graphene oxide powder using a low temperature hydrogenation disproportionation desorption and the recombination process (L-HDDR) has been carried out. A lower processing temperature in large scale production is significant when costs are concerned. Graphite oxide was prepared using a modified Hummers’ method dispersed in ethanol and exfoliated using ultrasonication to produce Graphene Oxide (GO). Investigations have been carried out by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The experimental results of L-HDDR processing graphene oxide powder, using unmixed hydrogen at 400°C and relatively low pressures (<2 bars) have been reported. X-ray diffraction patterns showed a reduction of graphene oxide with the L-HDDR process. The results showed that both processes, the L-HDDR as well as the standard HDDR, may be applied to the reduction of graphene oxide in order to produce supercapacitor materials. The advantage of employing the L-HDDR process is a relatively low temperature reducing the cost of treatment, what is a very important factor for producing a large amount of material. Thus, the L-HDDR process has been considered a promising alternative method of reducing graphene oxide with efficiency, with the possibility of large scale production.
Influence of separator thickness on the performance of electric double layer supercapacitors in aqueous electrolyte
2020 - SILVA, D.V.; GALDINO, G.S.; BARBOSA, L.P.; CASINI, J.C.S.; FARIA, R.N.
The effects of the separator thickness (δ) upon the equivalent series resistances (ESR) and specific capacitances (Cs) of supercapacitors electrodes have been investigated using commercially available porous filter paper (δ=150 μm, pores size=7.5 μm, 80 gm-2). Commercial activated carbon electrodes immersed in 1molL-1 KOH electrolyte (25°C) have been employed in this study. The specific capacitances were calculated from cyclic voltammetry curves at room temperature employing various scan rates (5, 10, 15 and 30 mVs-1). Internal series resistances of the supercapacitors were measured using the galvanostatic charge discharge curves also at room temperature. A maximum of 28 separators (δ=4200 μm) have been employed in this investigation. It has been shown that the ESR increases substantially with separator thickness (from 3.1 to 7.9 Ωcm2). The specific capacitance decreased somewhat with increasing separator thickness and scan rates (from 64 to 52 Fg-1; at 5 mVs-1). The microstructures of the electrode material have been investigated using scanning electron microscopy (SEM) and chemical microanalyses employing energy dispersive X-ray analysis (EDX). A compositional and morphological evaluation of these electrodes showed a very homogeneous microstructure.
Redes semânticas em Ciências dos Materiais
2017 - NASCIMENTO, J.O. do; PEREIRA, H.B.B.; MORET, M.A.; BARBOSA, L.P.; TAKIISHI, H.
Uma possibilidade de estudos em sistemas complexos corresponde a utilização da Teoria de redes sociais e complexas. Este artigo tem como objetivo descrever e analisar as redes semânticas baseadas nas palavras-chave dos artigos publicados nos anais do Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências dos Materiais (CBECiMat) referente ao ano de 2010. Alicerçamo-nos nas métricas de estatística básica pertencente às redes complexas, ao índice de centralidade de grau pertencente as redes sociais e apresentamos o método de construção das redes semânticas. As análises indicaram quais as palavras-chave se destacaram (por meio do número de suas conexões) e as topologias verificadas, sugerem redes livre de escala e mundo pequeno. Estes resultados auxiliam na escolha e observância de palavras-chave em futuros trabalhos nas áreas de ciências dos materiais e do evento (materiais cerâmicos, materiais compósitos, materiais metálicos, materiais poliméricos e ensino de materiais), bem como arguir sobre estratégias em mecanismos de busca de trabalhos científicos, tendo como descritores as palavras-chave.