ANTONIO AUGUSTO COUTO

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  • Artigo IPEN-doc 30429
    Caracterização da microestrutura e propriedades mecânicas do aço SAE 1080 patenteado e laminado a frio
    2024 - VASCONCELOS, MARCELO G. de; FERREIRA, GABRIEL C.; FERREIRA FILHO, ANTENOR; ALMEIDA, GISELE F.C.; OTUBO, LARISSA; OLIVEIRA, RENE R. de; LIMA, NELSON B. de; COUTO, ANTONIO A.
    O presente trabalho aborda o processo de obtenção de uma tira de aço SAE 1080 com microestrutura constituída por perlita fina encruada para aplicação em serras e molas planas de força constante. O aço SAE 1080 obtido nacionalmente foi submetido a dois procedimentos de tratamento térmico e de passes de laminação a frio e suas propriedades mecânicas e suas microestruturas foram comparadas com a serra e a mola importadas. Nos procedimentos 1 e 2 o aço SAE 1080 foi austenitizado nas temperaturas de 920 °C e 940 °C respectivamente e resfriado até a temperatura de 540 °C. Após o tratamento térmico, o aço SAE 1080 foi laminado a frio até as espessuras próximas da serra (≈ 0,60 mm) e da mola (≈ 0,25 mm). Foi realizada a caracterização microestrutural por microscopia ótica e eletrônica de varredura e determinação da textura cristalográfica do aço SAE 1080 obtido segundo os procedimentos 1 e 2 e do aço da serra e da mola importadas. Foram determinadas as propriedades mecânicas em tração e a dureza Vickers dos mesmos aços. A microestrutura mais deformada, com ausência de carbonetos e uma orientação cristalográfica mais pronunciada conferiu melhores propriedades para aplicações como serra e mola ao aço SAE 1080 importado em relação ao aço produzido nacionalmente segundo os procedimentos 1 e 2.
  • Artigo IPEN-doc 30229
    Effect of Friction Stir Welding on microstructure and mechanical properties of uns C19400 alloy plates
    2023 - MARTINS, FLORIANO; VARASQUIM, FRANCISCO M.F.A.; CRUZ JUNIOR, ELI J.; NAKAMOTO, FRANCISCO Y.; SANTOS, VINICIUS T.; VATAVUK, JAN; SILVA, MARCIO R.; COUTO, ANTONIO A.; SANTOS, GIVANILDO A.
    The welding of metallic materials by the Friction Stir Welding (FSW) method is a very attractive process for preserving their characteristics, especially for copper and its alloys that require high heat input and present many distortions by traditional methods. However, it is a great challenge to produce welds free of defects and maintain or improve their mechanical properties. In the current literature data on FSW parameters for copper and its alloys are scarce. In this study, tests were performed with a combination of four tool rotations (750, 850, 950, 1050 rev.min-1) and two welding speeds (20 and 60 mm.min-1), maintaining the tool inclination angle in 3° and waiting time of 5 seconds. The objective of this work is to analyze the microstructure and mechanical performance of lap joints of the UNS C19400 alloy joined by FSW. The process temperature was monitored to trace the heating profile of the process, in addition to microhardness and shear strength tests, in addition to optical microscopy for analysis. The joints welded by the parameters Ω 950 rev.mm-1 𝛖 20mm.min-1 obtained a mechanical performance of 73% compared to the characteristics of the base metal and despite the appearance of volumetric defects at the microstructural level, the metallurgical transformations of recovery and recrystallization of the grains observed in the microstructure played a key role in the result.
  • Resumo IPEN-doc 30172
    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.
  • Artigo IPEN-doc 29907
    Influence of thermal oxidation on the creep behavior of Ti-6Al-4V alloy
    2023 - ALMEIDA, GISELE F.C.; ARBEX, ALEXANDRA A.; OLIVEIRA, HAMON V.S.; DOMINGUES, NILTON I.; VATAVUK, JAN; REIS, DANIELI A.P.; MASSI, MARCOS; COUTO, ANTONIO A.
    The formation of a stable and adherent oxide layer on the Ti-6Al-4V alloy can improve the mechanical and corrosion resistance of this material. This work studied the creep behavior of Ti-6Al-4V alloy after two different thermal oxidation conditions: at 650 °C for 12 h and at 800 °C for 2 h. In the XRD analysis of the oxidized samples, it was possible to observe the formation of rutile (TiO2) and a displacement of the peaks of α and β phases caused by the dissolution of oxygen. In the creep test at 550 °C, the material oxidized at 800 °C for 2 h showed a greater creep life at 125 MPa, the crack took longer to brake probably due to the greater thickness of the layer. At 550°C and 187.5 MPa the material oxidized at 650 °C for 12h has a better creep life, probably due to the layer more adhered.
  • Artigo IPEN-doc 29905
    Characterization of Ti6Al4V alloy produced by laser-powder bed fusion and surface modification using nanosecond laser
    2023 - RIBEIRO, GLEICY de L.X.; CASTRO, RENATO S. de; SANTOS, ROGERIO G. dos; BUGARIN, ALINE de F.S.; TERADA, MAYSA; BATALHA, GILMAR F.; COUTO, ANTONIO
    Ti alloys are widely used in severe corrosion environments where corrosion resistance is required, as biomedical industry. Additive manufacturing produces customized and complexes products. Laser texturing is a process of structuring surfaces using laser pulses, that allows the creation of periodic patterns on the surfaces of materials, to modify them, functionally and/or aesthetically, in a precise and direct way, allowing parameterization, versatility and repeatability. Consequently, bringing together metallic additive manufacturing with laser texturing process could be an alternative to obtain parts with functional hydrophilic surfaces, which improves osteointegration and reduces bacteria adhesion. Thus, the aim of this work is to characterize and evaluate the influence of LASER parameters in as-built additive manufactured potential biomedical components. Ti6Al4V specimens were produced by L-PBF, using Ytterbium LASER with maximum power of 500 W, varying the laser power from 61 W to 244 W. The samples were characterized by SEM, Microhardness, and wettability. After that, some specimens were Laser textured using an Ytterbium optical fiber laser, and then evaluated by SEM, wettability, and 3D roughness. It was possible to observe that the surface of all studied samples was flattened after Laser texturing in comparison with as-built condition, due to the melting of the powder particles.
  • Artigo IPEN-doc 29888
    Study on the attack of molten silicates on Plasma-Sprayed thermal barrier coatings
    2023 - MARTINS, ROBERTO F.; FRIEHE, KARL; SILVA, CECILIA C.G. e; LAZAR, DOLORES R.R.; COUTO, ANTONIO A.; LIMA, CARLOS R.C.
    Thermal barrier coating (TBC) revolutionized the industry by allowing higher operating temperatures for equipment, such as gas turbines in the aeronautical industry. However, at high temperatures, the TBC is exposed to the attack of molten silicates, known as CMAS (Calcium-Magnesium-Alumino-Silicate), which are particles from the environment that infiltrate the TBC, causing delamination. In this study, samples coated with TBC by thermal spray and covered with CMAS were evaluated at temperatures of 1200˚C and 1250˚C. For each temperature, exposure times of 1 h and 5 h were used. Samples with longer exposure time had a considerable volume increase. The main contribution of this work was to demonstrate the non-wettability of the CMAS, even in the 5-h heat treatments, which prevented its infiltration in the deeper regions. The conditions to guarantee the formation of the silicate and its consequent wettability are also discussed.
  • Artigo IPEN-doc 29692
    Cracking failure analysis due to fatigue of the Ti-6Al-4V alloy coated with SiC layer and Cr interlayer deposited by magnetron sputtering
    2023 - ARBEX, ALEXANDRA A.; REIS, LUIS; ALMEIDA, GISELE F.C.; MERIJ, ABRAO C.; MASSI, MARCOS; COUTO, ANTONIO A.
    This work aimed to study the effects of coating a thin film of Silicon Carbide and chromium interlayer on the fatigue behavior of Ti-6Al-4V alloy and the correspondent failure evaluation. In the characterization of the layer, the roughness, thickness, and adhesion were determined. Uniaxial fatigue tests were performed under R = 0.1 and the fracture surfaces and corresponding failure mechanisms were observed and identified by SEM, respectively. In the specimens coated using the DC source the number of cycles to failure of the fatigue was increased. The fracture surfaces showed that the crack initiation occurred in the internal regions of the specimens and not superficially. In this case, the layer remained adhered to the specimens even after the tests, showing the effectiveness of the film. In specimens coated using the HiPIMS source, the number of cycles to failure decreased, the cracks were mostly superficial, and the deposited film showed low adhesion after the tests. It proved to be ineffective, worsening the material fatigue behavior.
  • Artigo IPEN-doc 29629
    Influência na microestrutura e propriedades mecânicas da liga de alumínio A380 fundida sob pressão pela variação nas velocidades de injeção
    2023 - MARCHIOLI, CARLOS A.; ALMEIDA, GISELE F.C.; GONCALVES, RODOLFO L.P.; XAVIER, MARCOS D.; SANTOS, GIVANILDO A. dos; COUTO, ANTONIO A.
    Na fundição sob pressão de ligas de alumínio, devido à alta velocidade de injeção do metal líquido no molde, obtém-se uma microestrutura com grãos refinados e possível ocorrência de defeitos como microporosidade e microrechupes. Esses defeitos podem ocorrer devido a deficiências no projeto do ferramental, na definição dos parâmetros de cálculo ou mesmo no controle dos parâmetros de injeção. O objetivo deste trabalho é analisar a influência das velocidades das fases de injeção (primeira e segunda fases) na microestrutura e propriedades mecânicas da liga de alumínio A380. Corpos de prova foram moldados sob pressão de matriz em uma máquina de injeção de câmara fria. A faixa de velocidade de injeção do processo foi de 0,10 m/s, 0,25 m/s e 0,50 m/s para a primeira fase, e 0,6 m/s, 1,5 m/s 3,0 m/s para a segunda fase. As propriedades mecânicas foram determinadas por meio de ensaios de tração e dureza e a caracterização microestrutural por microscopia óptica. Os resultados indicaram que a velocidade de injeção não influencia o limite de resistência tanto da primeira quanto da segunda fase de injeção. No entanto, o nível de porosidade e erros de execução mudaram em função das variações de velocidade, fatores que afetam o resultado do alongamento e limite de escoamento dos produtos de fundição sob pressão.
  • Resumo IPEN-doc 29451
    Desenvolvimento e caracterização de implantes para osteossíntese, constituídos por nanocompósitos de matriz polimérica e óxido de grafeno
    2022 - SILVA, B.M.; TEGON, C.C.; MELO, M.; GONCALVES, R.L.; COUTO, A.A.; MASSI, M.
    Neste trabalho foram estudadas as propriedades químicas e térmicas de nanocompósitos de polietileno de baixa densidade (PEBD) reforçados com óxido de grafeno para confecção de implantes via impressão 3D. O processamento do nanocompósito foi realizado por processo de extrusão em uma extrusora mono rosca e foram fabricados nanocompósitos com diferentes cargas de óxido de grafeno. Após essa etapa, foram construídos filamentos para testes em impressora 3D convencional. Foram realizadas caracterizações químicas e térmicas de cada nanocompósito produzido, inclusive PEBD sem GO. Para a caracterização química, foi utilizada a técnica de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), além das fases presentes pela técnica de Difração de Raios X (DRX). Para as análises térmicas, foi utilizada a técnica de Termogravimetria (TGA). Os resultados obtidos demonstraram que a incorporação do óxido de grafeno (GO) na matriz polimérica, pode promover maior adesão celular, além de aumento na cristalinidade e de temperatura de perda de massa do nanocompósito. Os filamentos impressos, se apresentaram como termicamente estáveis, porém ainda é necessário um estudo visando os parâmetros de impressão.
  • Resumo IPEN-doc 29441
    Análise da influência de Friction Stir Welding sobre a microestrutura e propriedades mecânicas da liga UNSC27200 (Cu-Zn)
    2022 - ROSA, R.F.; ALMEIDA, I.O.; SANTOS, G.A.; VARASQUIM, F.M.; CRUZ JUNIOR, E.J. da; COUTO, A.A.; SANTOS, V.T.; SILVA, M.R.; NAKAMOTO, F.Y.
    O conhecimento sobre o comportamento mecânico de juntas unidas pelo processo de soldagem por atrito e mistura (Friction Stir Welding – FSW) é cada vez mais importante, pois o FSW tem sido uma excelente alternativa para união de peças na indústria metalmecânica. Por se tratar de um processo que ocorre em estado sólido, abaixo da temperatura de fusão, o FSW apresenta baixo consumo de energia e sem necessidade de exaustão de gás, como acontece nos processos convencionais de soldagem. Alguns setores da indústria automotiva, E-Mobility e aeroespacial já a utilizam e a classificam como uma ótima solução na união de dois componentes. Este tipo de solução apresenta uma grande redução de peso por ausência de outros materiais utilizados em fixação, possibilidade do emprego de materiais que não se adaptam a outros tipos de processo de soldagem e possibilidade de unir peças sem que elas atinjam o seu ponto de fusão e percam tratamento térmico. Em comparação aos processos convencionais, este tem baixo acúmulo de tensão na zona afetada pelo calor (ZAC), devido à baixa temperatura no processo. Suas aplicações vão desde obtenção de reservatório para radiador de automóvel, soldagem de costura de fuselagem de aeronaves até junção econômica de cordões 3D complexos de sistemas de refrigeração para unidade eletrônica de potência. Os parâmetros de soldagem que mais influenciam são a velocidade de rotação e velocidade de avanço da ferramenta. O objetivo deste trabalho é fazer uma análise da influência do processo FSW sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de uma união de juntas sobrepostas da liga UNS-C27200 (Cu-Zn). Para este estudo foi utilizado barras retangulares, laminadas e recozidas, com largura de 20mm e espessuras de 2mm, uma ferramenta com pino tipo cônico confeccionada em aço ferramenta para trabalho a quente H13, temperada e revenida. Foi projetado um dispositivo para fixação das chapas, instrumentado para monitoramento de temperatura durante o processo. As soldas foram realizadas em um centro de usinagem CNC. Durante o processo foram testadas velocidades que variaram de 850 ~ 1150 rpm com avanços da ferramenta de 20 e 60 mm/minuto. Nas macrografias foram feitas avaliações qualitativas dos cordões de solda, como uma inspeção visual em termos da isenção de defeitos. As imagens das microestruturas foram obtidas através de um microscópio óptico. Também foi realizada a medição de temperatura em 4 pontos ao longo do comprimento da solda. Em relação ao comportamento mecânico, foram medidas a resistência mecânica ao cisalhamento e microdurezas. Os melhores resultados das soldas foram obtidos com a rotação 1050 rpm e avanço 20 mm/minuto, onde obtivemos na região da mistura uma solda isenta de defeitos.