Navegando por Autor "Filgueira, Marcello"
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Dissertação Análise exergética, exergoeconômica e exergoambiental de um sistema de trigeração auxiliado por energia solar(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-07-09) Ferreira, João Victor Mendes; Cavalcanti, Eduardo José Cidade; https://orcid.org/0000-0002-6880-0122; http://lattes.cnpq.br/3935651748470976; http://lattes.cnpq.br/0686239603187663; Filgueira, Marcello; Dutra, José Carlos Charamba; Carvalho, MônicaEste trabalho discute as análises exergética, exergoeconômica e exergoambiental aplicada a um sistema de trigeração. Um motor de combustão interna alimentado a gás natural produz potência elétrica e o calor residual é reaproveitado para acionar um chiller de absorção de efeito misto H2O-BrLi e um trocador de calor para produzir energia térmica (refrigeração e água quente). Um campo solar composto por coletores de tubos a vácuo com dois tanques térmicos auxilia o sistema. O modelo termodinâmico do sistema foi desenvolvido no software EES, baseando-se nos princípios de conservação de massa, energia e das espécies químicas. A análise exergética considerou as exergias física e química dos fluxos de massa. O modelo exergoeconômico é baseado na metodologia SPECO e a avaliação exergoambiental utilizou o método Eco-indicador 99. Os objetivos do estudo são a modelagem da planta de trigeração e a avaliação do desempenho exergético, econômico e ambiental do sistema. A bomba e o campo solar apresentaram as menores eficiências exergéticas. A eficiência do chiller de absorção reduz até a temperatura de referência de 15° C e aumenta na temperatura de 10°C devido à mudança da definição de produto e combustível. Investimentos na otimização do gerador de alta pressão são economicamente viáveis. Do ponto de vista exergoambiental, a bomba e o gerador de baixa pressão 2 apresentaram os piores desempenhos e o motor a gás é responsável por 81,89% da taxa de impacto ambiental da planta, principalmente devido à emissão de NO. Os custos e impactos ambientais por unidade de exergia dos produtos são obtidos. As abordagens exergoeconômica e exergoambiental identificaram os componentes críticos e as principais fontes de custo e impacto ambiental do sistema.Tese Análise tribológica de compósitos à base de cBN e WC empregando como ligante um sinterizante inovador(2018-12-17) Souza, Dyego Monteiro de; Filgueira, Marcello; Medeiros, João Telesforo Nóbrega de; ; ; ; Cavalcante, Danielle Guedes de Lima; ; Mashhadikarimi, Meysam; ; Souza, Roberto Silva de; ; Alves, Salete Martins;Com o desenvolvimento dos processos de fabricação, a indústria metal mecânica vem cada vez mais demandando avanços, principalmente na modernização das máquinas operatrizes e na evolução constante das ferramentas de corte. Nas ferramentas de corte, um dos principais focos são os materiais utilizados, onde busca-se a diminuição do consumo energético, melhor acabamento da peça final e uma maior vida útil da ferramenta. Os compósitos de WC amplamente utilizados, e o cBN, que já vem sendo estudado desde o final do século XX, vem em contínuo desenvolvimento buscando a otimização, assim como melhoria nas propriedades físico-químicas e mecânicas (dureza, tenacidade à fratura) em decorrência dos mais diversos materiais a serem usinados. Dentro deste escopo, este trabalho se propõe a estudar o desgaste dos pares tribológicos compósito WC - AISI 4140 e cBN - AISI 4140, visando assim, identificar a faixa de dureza ao qual esses matérias apresentam um melhor comportamento tribológico, para isso utilizou-se o ensaio com configuração pino sobre disco, tendo como pino (corpo de prova) um cilindro de WC ou cBN, ambos compostos por 90% de material duro + 10% de ligante sendo este ligante, composto por 90% Nb + 10% Ni e como disco (contra corpo) o aço AISI 4140 submetido a diferentes tratamentos térmicos, sendo eles: recozimento, têmpera e têmpera seguida de revenimemto. Com intuito de analisar os resultados obtidos nestes ensaios, foram medidos através de sensores instalados a bancada pino-disco o atrito dinâmico, profundidade da pista de desgaste, temperatura próxima a região do contado. Objetivando a caracterização da superfície do par tribológico antes do ensaio, foram realizadas medidas de dureza e rugosidade na região do contato. Após os ensaios, foram feitas análises da "trilha" de desgaste em MEV, EDS, DRX. A análise tribológica realizada neste trabalho mostrou a eficiência dos compósitos testados. Através do resultado tribológico obtido para este estudo constatou-se que ocorreu o mecanismo de falha por soltura dos grãos menos sinterizados de cBN, e posterior incrustamento destas partículas sobre a matriz metálica nas condições de ensaio cBN-R e cBN-TR, justificando a baixa eficiência do cBN como ferramenta de corte para materiais com dureza inferior a 40 HRC.Tese Aplicação de filmes finos sobre superfície metálica para redução de desgaste em sistema de injeção de combustível(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-10-26) Silva, Leonardo Chagas da; Alves, Salete Martins; ; http://lattes.cnpq.br/8550161853747323; ; http://lattes.cnpq.br/9340758076406278; Gonçalves, Polyana Alves Radi; ; http://lattes.cnpq.br/3663954468241649; Franceschini Filho, Dante Ferreira; ; http://lattes.cnpq.br/4956035681407259; Filgueira, Marcello; ; http://lattes.cnpq.br/0725750287341168; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421A presente tese busca o desenvolvimento de um novo material para o revestimento de componentes do sistema de injeção utilizado nos motores do ciclo Diesel atualmente. Para isso, estudou-se a aplicação de filmes finos de bissulfeto de molibdênio (MoS2) e nitreto de titânio (TiN), depositados em multicamadas através da técnica de magnetron sputering, e a aplicação de filmes finos de carbono tipo diamante com silício incorporado (Silicon-incorporated Diamond-like Carbon - DLC-Si), depositados em multicamadas através da técnica PECVD utilizando silano + metano. As aplicações foram realizadas em superfícies de substratos de aços SAE 1045 nitretadas, também foi utilizando um terceiro conjunto - Amostras Controle, isto é, sem revestimentos. Para avaliar o desgaste sobre as amostras, desenvolveu-se um tribômetro, do tipo cilindro sobre disco (Tribocame - Tribocam), cujo funcionamento aproxima-se do que ocorre com alguns componentes da bomba de alta pressão do sistema de injeção Common Rail (C.R.I.S.). As amostras foram submetidas a um ensaio de contato deslizante sob carga cíclica, em meio a diesel S-10 B10, durante períodos predefinidos. A caracterização mecânica e tribológica dos filmes foi realizada por meio de avaliação dos aspectos microestruturais por microscopia eletrônica, análise química semiquantitativa, espectroscopia Raman, uniformidade, além de métodos como perda mássica, rugosidade e microdureza. Os resultados mostraram pela avaliação evolutiva das imagens de microscopia, que ambos os revestimentos responderam com maior eficiência em redução do desgaste frente às amostras não revestidas. Apesar de ter tido uma alta taxa de perda de massa nos primeiros ensaios, o filme de MoS2-TiN obteve os menores valores de rugosidade ao final do último ensaio, ratificando seu potencial tribológico em redução de atrito. Para as amostras de DLC-Si, foram registrados índices de rugosidades acima do padrão de retificação. A isso está relacionado à composição da deposição desses filmes. No entanto, tais amostras obtiveram menores taxas de perda mássica e apresentaram o melhor comportamento em meio à lubrificante utilizado.Tese Desenvolvimento de ferramentas de corte autolubrificantes compostas por WC-Co e lubrificantes sólidos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-02-26) Albano, Wendell; Alves, Salete Martins; Filgueira, Marcello; ; ; ; http://lattes.cnpq.br/4444267211330113; Melo, Anderson Clayton Alves de; ; Silva, Angelus Giuseppe Pereira da; ; Ventura, Carlos Eiji Hirata;Atualmente existe uma tendência na indústria que visa reduzir ou até mesmo eliminar o uso de corte em operações de usinagem. Sabe-se que o uso e o descarte desse material, ao fim de sua vida, prejudicam o meio ambiente. Com o propósito de diminuir o dano ambiental, a técnica de corte a seco vem sendo empregada em algumas operações de usinagem. Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de ferramentas de corte autolubrificantes e visa a aplicação das mesmas em operações de usinagem a seco. Nesse caso, ferramentas de metal duro foram produzidas pela técnica de Sinterização por Plasma Pulsado (SPS – Spark Plasma Sintering), que tem por características consolidar estruturas constituídas por pós pela aplicação simultânea de pressão e temperatura. Os lubrificantes sólidos estudados para inserir características autolubrificantes nas ferramentas foram o Bissulfeto de Molibdênio (MoS2) e o Grafite (C). As amostras com diferentes composições foram sinterizadas num formato cilíndrico para se investigar o efeito da adição dos lubrificantes sólidos em suas propriedades de dureza, resistência à compressão e resistência ao desgaste. As composições com melhores resultados foram selecionadas para uma segunda etapa, a sinterização de ferramentas de corte com geometria comercial. As composições com MoS2 não se destacaram nas caracterizações iniciais, não sendo, portanto, selecionadas para a segunda etapa. Assim, foram produzidos insertos com geometria SNGN 12 04 12 compostas apenas por WC - 10% Co e Grafite. Em seguida, esses insertos foram avaliados em ensaios de torneamento a seco da liga de alumínio 6351 T6, tendo produzido resultados considerados satisfatórios de maneira a caracterizar as ferramentas como autolubrificantes.Dissertação Desenvolvimento de material para ferramenta de corte cerâmica autolubrificada(2018-08-10) Medeiros, Diana Roberta da Silva; Alves, Salete Martins; ; ; Filgueira, Marcello; ; Lima, Ramsés Otto Cunha;Devido a crescente preocupação com os riscos causados pelo uso do fluido de corte no processo de usinagem, buscam-se alternativas a sua substituição, uma delas é a utilização de ferramentas de corte autolubrificadas. Contudo a inserção de um material lubrificante na matriz da ferramenta de corte altera suas propriedades físicomecânicas. Sendo assim necessário conhecer as propriedades e comportamento de materiais que serão aplicados a esta finalidade, uma vez que estes influenciam diretamente no desempenho da ferramenta, na sua vida útil, no desgaste causado e no custo do processo. Diante disto, tem-se por objetivo desenvolver um material autolubrificado para ferramenta de corte composto por uma de matriz de alumina (Al2O3) com bissulfeto de molibdênio (MoS2) ou Grafite como lubrificantes sólidos. Os corpos de prova foram desenvolvidos a partir da alumina pura e com composições com 5, 10 e 15% de cada lubrificante na matriz. Os pós foram processados através da moagem e sinterização via SPS. Posteriormente o material compactado foi caracterizado em termos da microdureza, dureza, tenacidade à fratura e rugosidade. A habilidade de lubrificar foi investigada em um ensaio tribológico do tipo pino sobre disco. As superfícies de fratura e os desgastes foram avaliados através de microscopia eletrônica de varredura. Como resultados foi observado que com o aumento da inserção de lubrificante sólido houve uma diminuição dos valores de microdureza, dureza e tenacidade à fratura. Os melhores resultados tribológicos foram encontrados para as amostras contendo 15% em peso de MoS2.Tese Desenvolvimento de rota tecnológica para produção de compósito de Nb-15%Cu utilizando moagem de alta energia e sinterização por SPS (spark sintering) visando aplicação em contatos elétricos(2019-06-04) Lima, Hérik Dantas de; Gomes, Uilame Umbelino; ; ; Silva, Ariadne de Souza; ; Filgueira, Marcello; ; Castro, Nicolau Apoena; ; Nascimento, Rubens Maribondo do;Atualmente, são utilizados diversos materiais para a produção de contatos elétricos, dissipadores de calor e bobinas, com características similares às do compósito de Nb e Cu estudada neste trabalho. Desta forma, foi realizado o estudo e o desenvolvimento de uma rota tecnológica para a produção de um material de Nb e Cu para aplicação em contatos elétricos, através da moagem de alta energia, com e sem criogenia, e sinterização via SPS (Spark Plasma Sintering). Para isso, foram preparados dois pós de Nb e Cu, contendo 15% em massa de Cu, e, em seguida, moídos por moagem de alta energia em um moinho do tipo planetário. O primeiro pó foi moído durante os tempos de 1, 2 e 5 horas e o segundo foi moído criogenicamente durante 26 horas. A análise dos pós moídos, foi obtido através dos ensaios de MEV, EDS, DRX e IMAGE J. Em seguida as amostras dos pós moídos durante 1,2 e 5 horas foram sinterizadas em fase líquida via SPS nas temperaturas de 1100, 1400 e 1600°C. Os pós moídos durante 26 horas foram sinterizados via SPS nas temperaturas de 1000°C e 1100°C. os corpos sinterizados foram caracterizados e avaliados por CONFOCAL, MEV, EDS, DRX, EBSD, tomografia computadorizada, dureza Vickers, densidade e condutividade elétrica. Os corpos consolidados a partir dos pós moídos com maior tempo de moagem tiveram maiores valores de densidade. Foram obtidas amostras densificadas com até 99,82% da densidade teórica para os corpos sinterizados dos pós moídos sem criogenia, e, 97,8%, para os corpos sinterizados dos pós compactos moídos com criogenia. A condutividade alcançou valor máximo de 1,78 x 107 (mΩ)-1, equivalente a 29,7 IACS. Em relação à dureza do sinterizado, seu valor máximo alcançado foi de 473,84 HV.Dissertação Desgaste corrosivo-cavitativo-erosivo de um aço-carbono em meio aquoso com frações de sal (NaCl), CO2 e particulados sólidos (SiO2)(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-08-27) Silva, Fernando Nunes da; Medeiros, João Telésforo Nóbrega de; ; http://lattes.cnpq.br/3206952338356447; ; http://lattes.cnpq.br/6866925260348276; Silva, Ademir Oliveira da; ; http://lattes.cnpq.br/3511004608337461; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; Souza, Roberto Silva de; ; http://lattes.cnpq.br/4012782800846844; Filgueira, Marcello; ; http://lattes.cnpq.br/0725750287341168Um lote de oitenta e quatro corpos-de-prova (CP) de aço AISI 1018 foi investigado em laboratório sob solicitações corrosivas, cavitativo-corrosivas (CO2) e erosivocorrosivas (SiO2+CO2) em meio aquoso salino e a duas temperaturas. Foram realizados ensaios de microdureza Vickers a três níveis de subsuperfície (HV0,05, HV0,10, HV0,20). Um fluxo agitado colidiu contra os CPs, em todas as condições de ensaio, sem e com agitação mecânica e borbulhamento de gás, sem e com contaminação do fluido por partículas sólidas de SiO2, nas duas temperaturas estudadas. A rugosidade e ondulação superficial, nas condições como recebidos, após usinagem e após desgastados , bem como medições gravimétricas e eletroquímicas foram realizadas em duas geratrizes opostas de cada corpo-deprova, a montante (0°) e a jusante (180°), através das técnicas de perfilometria, variação mássica e resistência de polarização linear (RPL). Os resultados da microdureza e da textura superficial em todos CPs foram submetidos à comparação estatística, utilizando-se o software Statgraphics® Centurion XVI e, com 95% de certeza estatística, diferenças significativas foram observadas em alguns grupos de medidas. As medidas das taxas de desgaste corrosivo, por RPL e por variação mássica, demonstraram serem sensíveis à presença de bolhas e às flutuações hidrodinâmicas no interior da célula, consideradas a temperatura e a contaminação do fluido corrosivo por partículas sólidas. Apresentam-se, também, os principais resultados da inspeção visual em que se evidenciam algumas topologias do dano superficial nas geratrizes a 0° e a 180°, involvendo diferentes mecanismos que foram presenciados, para justificar algumas flutuações nas taxas de desgaste do aço em estudoDissertação Development of a novel polycrystalline diamond composite using tantalum as a binder(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-06-28) Medeiros, Regina Bertília Dantas de; Gomes, Uilame Umbelino; Mashhadikarimi, Meysam; ; ; ; http://lattes.cnpq.br/2032967355553700; Nascimento, Rubens Maribondo do; ; Santos, Alessandra Agna Araújo dos; ; Filgueira, Marcello;O diamante policristalino (PCD) é um material amplamente aplicado nas indústrias de corte e perfuração devido às suas excelentes propriedades mecânicas. Atualmente, diversos pesquisadores tem estudado a utilização de diferentes ligantes em sua fabricação, buscando melhorar suas propriedades e reduzir o uso de metais tradicionais que são prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente. Este trabalho teve como objetivo estudar a aplicabilidade do tântalo como novo agente ligante do PCD. Os produtos aqui desenvolvidos foram processados por metalurgia do pó e sinterização via Altas PressõesAltas Temperaturas (HPHT). O efeito de diferentes concentrações de tântalo (2.5, 5.0, 7.5, e 10.0% em peso) foi investigado usando Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Confocal, Densimetria, Análise de Tamanho de Partícula e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Propriedades mecânicas e análise de falha foram empregadas para avaliar os produtos. O sistema PCD-Ta também foi testado tribologicamente contra materiais ferrosos e cerâmicos, a fim de simular condições de aplicabilidade na usinagem industrial. Os resultados sugerem que o aumento da quantidade de Ta nas misturas com PCD promoveu redução de contaminações de moagem, e melhorou as propriedades mecânicas dos corpos sinterizados, modificando a predominância dos mecanismos de fratura. Não houve ocorrência de reações químicas entre os dois compostos na moagem, mas a formação de TaC, resultante da reação entre o carbono livre e o Ta metálico, foi identificada em todas as composições sinterizadas. A razão PCD/Ta influenciou diretamente o comportamento tribológico do presente sistema contra materiais cerâmicos e ferrosos, e desgastes mais severos foram provocados por amostras com menor teor de ligante. Por fim, os resultados microestruturais, mecânicos e tribológicos demonstraram que os compósitos desenvolvidos apresentaram uma performance satisfatória, indicando que o tântalo pode ser uma alternativa viável para atuar como ligante do PCD.Artigo Development of a novel triple-layer polycrystalline diamond compact(Elsevier, 2021-01) Mashhadikarimi, Meysam; Medeiros, Regina Bertília Dantas de; Barreto, Lucas Pires de Paiva; Gurgel, Diego Pires; Gomes, Uílame Umbelino; Filgueira, MarcelloThe objective of this research was to obtain a triple layer Polycrystalline Diamond Compact (PDC) via the High-pressure High-temperature (HPHT) sintering method. A thin layer of WC with 20 wt.% Nb/Ni was used as an interface between the top layer of Polycrystalline Diamond (PCD) with pure Nb binder and WC 10 wt.% Co substrate. Sintering was performed at 1750 °C under 7.7 GPa of pressure. Microhardness variation was measured and microstructural/structural studies were done via SEM/EDS and XRD. The overall results showed that this new kind of PDC can be produced successfully using pure niobium as a binder for the PDC layer and no sign of graphitization was detected. It was also found that using an interface having the resemblance to both substrate and sintered diamond body caused good adhesion between layers that can potentially enhance performance and durability of PDCDissertação Efeito da moagem de alta energia na densificação e microestrutura do compósito Cu-C sinterizado em estado sólido(2018-01-25) Lourenço, Cleber da Silva; Costa, Francine Alves da; Gomes, Uilame Umbelino; ; ; ; Silva, Ariadne de Souza; ; Filgueira, Marcello; ; Mashhadikarimi, Meysam;O compósito de cobre-grafite (Cu-C) é um material amplamente utilizado como contatos elétricos deslizantes onde a fase cobre fornece a propriedade de condutividade elétrica e a fase grafita, a propriedade de lubrificação. Ele é um sistema imiscível e seus constituintes são mutuamente insolúveis, o que dificulta sua obtenção. A moagem de alta energia (MAE) é hábil para produzir pós compósitos nanoestruturados, amorfos e solubilidade sólida ou aumento de solubilidade sólida, além de produzir alta homogeneidade das fases e refino das partículas das partículas. O tamanho das partículas, a dispersão das fases e a atmosfera de sinterização são fatores que afetam a densificação e microestrutura do compósito Cu-C. Por isso, esse trabalho investigou a influência do tempo de moagem na diminuição do tamanho e dispersão das fases do compósito Cu-10%pC. O efeito da temperatura e da atmosfera de sinterização na densidade e microestrutura dos corpos sinterizados também foram investigados. Pós compósitos foram preparados por MAE e mistura mecânica. No primeiro caso, os pós foram preparados com álcool etílico em um moinho planetário Pulverissete 7 com recipiente e bolas de metal duro a 400 rpm por 50 horas. A razão em massa de pó para bola usada foi de 1:4. No outro caso, os pós foram colocados em um recipiente de plástico e misturados manualmente por 5 minutos. Em seguida, os pós foram compactados em matriz uniaxial a 200 MPa e sinterizados em forno resistivo tubular convencional e com registro dilatométrico a 800, 1000 e 1050 °C por 1 h de isoterma e sob atmosferas de argônio, H2 e mistura de argônio e H2. Pós também foram sinterizados por pulso de plasma (SPS) a 900°C. Os pós elementares preparados por moagem e mistura mecânica, bem como os compactos sinterizados foram caracterizados por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por energia dispersiva, difração de raios X e análise de tamanho de partícula. A densidade dos corpos verdes e sinterizados foram medidas pelo método geométrico (massa/volume). Medidas de microdureza Vickers também foram efetuadas nos corpos sinterizados. Os corpos sinterizados sob atmosfera de H2 apresentaram baixa densidade e resistência mecânica. Diferentemente, os corpos sinterizados no dilatômetro a 800°C e 1000°C por 1 hora sob atmosfera de argônio ficaram mais densos, mas sua densidade só alcançou 60,40% da densidade teórica. Uma densidade maior que 82% da densidade teórica foi alcançada pelos corpos sinterizados por pulso de plasma e como esperado, as microestruturas dos corpos sinterizados com pós misturadas mecanicamente são completamente diferentes das microestruturas dos pós moídos e exibem alta heterogeneidade.Tese Efeito do biodiesel no bico injetor e na emissão de material particulado em motor do ciclo diesel(2016-05-13) Oliveira Filho, Manoel Fernandes de; Medeiros, João Telesforo Nóbrega de; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; ; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; ; http://lattes.cnpq.br/3206952338356447; ; http://lattes.cnpq.br/9948988875726079; Barros Neto, Eduardo Lins de; ; http://lattes.cnpq.br/2811639726261017; Oliveira, Adelci Menezes de; ; http://lattes.cnpq.br/7673440916658787; Souza, Juliana Ricardo de; ; http://lattes.cnpq.br/6490112574411234; Filgueira, Marcello; ; http://lattes.cnpq.br/0725750287341168; Souza, Roberto Silva de;Bico injetor é um importante componente do sistema de injeção de um motor diesel responsável pela atomização do combustível, por uma combustão eficaz e uma baixa emissão de poluentes, a qual afeta diretamente o meio ambiente e o sistema cardiovascular humano. Os padrões limítrofes de emissões veiculares definidos pela legislação ambiental são crescentemente rigorosos, como o PROCONVE P7, no Brasil e a Euro 6, na União Européia e restringem o tamanho do material particulado e NOx. O objetivo desta Tese foi investigar e compreender os mecanismos de desgaste de materiais frágeis e dúcteis que se submetem à ação de um atomizador do tipo Common Rail, erosão, cavitação, aderência, adesão e corrosão. Desenvolveu-se um método sistemático para avaliar biocombustíveis diesel, com aditivos ou obtido em postos, o seu processo de atomização e sua interação com dois materiais estruturais, um quimicamente ativo, cobre eletrolítico e um quimicamente inerte, vidro de óxido de silício. Um dispositivo equipado com uma câmara de atomização de alta pressão (HPSC), um dispositivo de ensaio de bico injetor e uma câmera CCD foram usados na avaliação do processo de atomização. Nesta, foram ensaiados quatro fluidos: Ultrasene (fluido padrão da máquina TM 507); B6 aditivado com tensoativos; B6 com tensoativos e água e B6 com tensoativos, água e glicerina. Uma bancada dinamométrica foi utilizada nos ensaios dos motores estacionário diesel monocilíndrico, marca Branco BD 5.0, quatro tempos, de 5 cv funcionando com os combustíveis supracitados. Ao final de 150 horas de ensaio de cada combustível, o motor foi desmontado, inspecionado visualmente e feito um recondicionamento completo (incluindo bico injetor). O material particulado resultante da combustão foi coletado por uma cápsula de coleta de gases da combustão, desenvolvido pelo Grupo de Estudos de Tribologia e Integridade Estrutural (GET/UFRN). Técnicas de análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia por energia dispersiva (EDS) foram usadas para avaliar os danos resultantes nos materiais submetidos à atomização e aos materiais particulados resultantes da combustão do motor diesel BD 5.0 após 20 e 150 horas. Para cada fluido ensaiado foi utilizado um bico injetor novo e os jatos atomizados por cada bico (novo e após ensaios) foram filmados com câmera CCD (resolução de 10 kfps). Posteriormente esses bicos foram analisados por MEV e EDS. Observaram-se partículas metálicas com áreas entre 0,5 e 50,0 μm2. Evidências de desgaste por aderência, adesão, corrosão, erosão e cavitação foram observadas no bico injetor, devido ao processo de atomização dos fluidos.Tese Estudo da adição de nióbio em diamante policristalino (PCD) obtido via alta pressão e alta temperatura (HPHT)(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-08-27) Gurgel, Diêgo Pires; Gomes, Uilame Umbelino; Mashhadikarimi, Meysam; 70627110479; http://lattes.cnpq.br/9422624675887080; http://lattes.cnpq.br/9858094266525225; http://lattes.cnpq.br/0273792643236642; Santos, Alessandra Agna Araújo dos; http://lattes.cnpq.br/8930639182241765; Filgueira, Marcello; http://lattes.cnpq.br/0725750287341168; Nascimento, Rubens Maribondo do; http://lattes.cnpq.br/8671649752936793O principal objetivo dos estudos desenvolvidos neste trabalho foi verificar a influência da variação da concentração de nióbio como ligante sobre propriedades mecânicas e de resistência ao desgaste do sistema de diamante policristalino-nióbio preparado via HPHT. Esse composto possui grande aplicabilidade em diversas áreas de engenharia, como a aeronáutica, civil, metalúrgica, sendo amplamente usado como ferramenta de corte e de perfuração. As concentrações estudadas de nióbio foram de 2,5%, 5,0% e 10% em peso. Foi usada moagem de alta energia em moinho tipo Spex para a redução do tamanho inicial de partícula do PCD e para a sua mistura com o nióbio e foram verificados efeitos de redução do tamanho médio de partícula para valores de 35,01 µm, 32,91 µm e 31,91 µm (para, respectivamente, as concentrações de 2,5%, 5,0% e 10% de nióbio como ligante). As condições de HPHT usadas para as consolidações das amostras cilíndricas de 5 mm de diâmetro por 5 mm de altura, foram a temperatura de 1750 °C, a pressão de 7,7 GPa e três ciclos de 3 minutos. Os valores de densidade relativa obtidos foram de mais de noventa por cento e as amostras apresentaram boa integridade, não apresentando efeitos de grafitização. Para o PCD com concentrações de 2,5%, 5,0% e 10% em peso de nióbio como ligante foram verificados valores de densidades de 3,37 g/cm³, 3,61 g/cm³ e 3,64 g/cm³ e módulos de elasticidade de 946 GPa, 998,4 GPa e 1196 GPa. Foi observada boa dispersão da fase metálica tanto nas superfícies como nos interiores dos corpos de prova, sendo constatado, também, que o aumento da quantidade de ligante permitiu que houvesse uma maior tendência à ocorrência de ruptura intergranular do que à clivagem. Os ensaios tribológicos em aparelho de pin-on-disc com carga de 150 N e rotação de 500 rpm permitiram observar que, quando interagindo com o aço (sendo observada a abrasão como mecanismo predominante de desgaste), a tendência ao desgaste é maior que no caso de sua interação com alumínio (onde é vista a grande ocorrência de adesão). A concentração de 10% em peso de nióbio como ligante garantiu menor resistência ao desgaste do composto que a de 2,5%, além de valores mais altos de temperaturas nas regiões próximas ao contato do par tribológico.Dissertação Estudo da substituição do cobalto pela liga Invar no metal duro com base em carbeto de tungstênio(2020-01-27) Silva, Erijanio Nonato da; Filgueira, Marcello; Alves, Salete Martins; ; ; ; Nascimento, Rubens Maribondo do; ; Santos, Alessandra Agna Araújo dos;O cobalto é o ligante mais amplamente utilizado em metais duros à base de carbeto de tungstênio (WC) devido suas propriedades, principalmente a molhabilidade. Todavia, esse metal pode causar problemas de toxidade, e, além disso possui alto custo de produção. Além do cobalto, o ferro e o níquel já são amplamente empregados em metais duros como ligantes. Diante disso, essa pesquisa visa analisar a liga Invar (Fe-36%Ni) como um ligante alternativo no WC via técnica de sinterização por corrente pulsada (“Spark Plasma Sintering – SPS”). As amostras foram sinterizadas com patamares isotérmicos de 1100, 1200 e 1300 ºC. Amostras WC-Co foram sinterizadas com patamar de 1200 ºC para comparação. Os resultados mostram que a microestrutura apresenta uma boa distribuição de WC e diminuição da porosidade com o aumento de temperatura de patamar isotérmico. Além disso, a fase η não foi encontrada nas amostras WC-Invar e WC-Co. A análise pontual de EDS revelou regiões de dissolução de elementos tanto no WC-Invar quanto para o WC-Co. Os ensaios de dilatometria mostraram que o WC-Invar apresentou coeficiente de expansão térmica de 6,01 x10-6 °C-1 , enquanto que o WC-Co apresentou 6,23 x10-6 °C-1 . A mais alta densificação alcançada no WC-Invar é de 98,9 %. O aumento do patamar isotérmico proporcionou o aumento da densificação, dureza, resistência à compressão diametral e módulo de elasticidade. O WC-Invar sinterizado a 1100 °C apresentou dureza de 1777 HV, superando metais duros WC-Co encontrados na literatura, e tenacidade à fratura de 15,6 MPa m1/2 . O WC-Invar sinterizado a 1300 °C apresentou a mais alta resistência a compressão diametral, 376 MPa, maior módulo de elasticidade, 990 GPa, e maior dureza, 1992 HV. Diante desses resultados, a liga Invar, produzida nessa pesquisa, proporcionou no metal duro WC-Invar em comparação com WC-Co desta pesquisa boas características microestruturais, baixa dilatação térmica, alta dureza combinada com tenacidade à fratura e mais alta resistência compressiva.Dissertação Estudo de um compósito Nb-15%pCu obtidos por moagem de alta energia e sinterizados por fase líquida(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-12-19) Lima, Hérik Dantas de; Gomes, Uílame Umbelino; ; http://lattes.cnpq.br/9858094266525225; ; http://lattes.cnpq.br/9940625210549495; Silva, Ariadne de Souza; ; http://lattes.cnpq.br/5623381698478389; Costa, Franciné Alves da; ; http://lattes.cnpq.br/8698567925323942; Filgueira, Marcello; ; http://lattes.cnpq.br/0725750287341168Existe uma grande dificuldade na formação de um compósito do metal refratário de nióbio com o cobre. Isto se deve ao fato de que o sistema Nb-Cu é quase mutuamente imiscível, podendo ser desprezada a solubilidade entre eles. Estas propriedades dificultam ou impedem a obtenção de estruturas homogêneas e de alta densidade, convencionalmente preparadas. Este trabalho tem por objetivo analisar a utilização do processo de moagem de alta energia (MAE) para transpor estas dificuldades naturais, no que se refere à densificação dos corpos sinterizados. A MAE e a prensagem foram utilizadas na preparação dos pós, para a obtenção de uma fina e homogênea distribuição do tamanho dos grãos. Quatro cargas de pós de Nb e Cu contendo 15% em massa de Cu foram então moídos por MAE em um moinho de bolas tipo planetário, sob diferentes períodos e velocidades de moagem. Os resultados obtidos pela MAE foram analisados através da microscopia eletrônica de varredura (MEV), de acordo com os parâmetros de tempo e velocidade de moagem. As amostras foram compactadas sob pressão de 200 MPa, em seguida foram sinterizadas por fase líquida em um forno à vácuo nas temperaturas de 1100ºC/60 min e 1200ºC/60 min. Depois foi utilizada a técnica de caracterização de difração de raios-X para a identificação das fases. As microestruturas das amostras sinterizadas foram observadas e avaliadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Ensaios de Microdureza Vickers foram realizados, obtendo maiores valores para os corpos sinterizados nos maiores tempos de moagem dos pós e para as maiores velocidades de moagem. Foi verificado que a sinterização por fase líquida das amostras que foram processadas por MAE, produziu no final uma estrutura homogênea e densificada em 77,4% em relação ao valor da densidade teórica do compósitoDissertação Estudo do efeito do teor de diferentes reforços (WC E NbC) e da moagem de alta energia nas propriedades mecânicas e elétricas dos compósitos com matriz metálica de cobre(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-09-18) Silva, Thalita Queiroz e; Mashhadikarimi, Meysam; Gomes, Uilame Umbelino; http://lattes.cnpq.br/9858094266525225; http://lattes.cnpq.br/9422624675887080; http://lattes.cnpq.br/5763433926920164; Paskocimas, Carlos Alberto; Filgueira, MarcelloOs compósitos produzidos com matriz de cobre, reforçados com materiais cerâmicos e refratários, são promissores para uso em condutores elétricos devido à combinação de excelentes propriedades térmicas e elétricas, além de alta resistência ao desgaste mecânico. Diversos pesquisadores têm estudado a utilização de diferentes reforços na fabricação desses compósitos, visando melhorar essas propriedades. Este trabalho teve como objetivo investigar a aplicabilidade de dois tipos de reforços (WC e NbC) em compósitos de matriz metálica de cobre, fabricados por metalurgia do pó e sinterização por plasma pulsado (SPS), para aplicações em contatos elétricos. O estudo avaliou as variáveis de composição (tipo de reforço e concentração de 5% e 20% em massa) e processamento (tempo de moagem de 5, 10 e 20 horas). As análises foram realizadas usando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Fluorescência de Raios-X (FRX) e Difração de Raios-X (DRX) com refinamento Rietveld. As propriedades mecânicas foram avaliadas através da microdureza Vickers. Os resultados de microscopia dos pós compósitos revelaram que as partículas de Cu foram severamente deformadas, enquanto as partículas cerâmicas (WC e NbC) foram fragmentadas e incorporadas à fase de Cu devido à MAE. A análise de DRX mostrou picos característicos dos compósitos, com aumento dos valores de largura à meia altura (FWHM), redução dos tamanhos dos cristalitos e aumento da microdeformação das fases. A técnica de FRX indicou uma possível contaminação dos pós compósitos devido ao meio de moagem. Os resultados microestruturais indicaram um aumento na porosidade dos compósitos com o aumento dos teores de reforço e tempo de moagem. Houve um aumento significativo nos valores médios de microdureza Vickers para quase todos os compósitos, em comparação com o Cu puro. O compósito com 20% em massa de NbC moído por 20 horas apresentou a maior microdureza, com 189,7 HV na superfície e 178,4 HV na seção transversal. Já condutividade elétrica dos compósitos obtidos diminui principalmente com o aumento da adição de carbetos.Artigo Fracture toughness evaluation of WC–10 wt% Co hardmetal sintered under high pressure and high temperature(Taylor and Francis Group, 2016-11-29) Mashhadikarimi, Meysam; Gomes, Uílame Umbelino; Oliveira, M. P.; Guimarães, R. D. S.; Mello Júnior, M. M. B.; Filgueira, MarcelloThis work focused on fracture toughness studies of WC–10 wt% Co hardmetal fabricated through the high pressure/high-temperature technique. A powder mixture of WC–10 wt% Co was sintered at 1500–1900°C under a pressure of 7.7 GPa for 2 and 3 min. Vickers hardness test at two different loads of 15 and 30 kgf was done and fracture toughness of the sintered bodies was measured using the indentation method to obtain the effect of sintering parameters. Structural analyses were also performed via X-ray diffraction to investigate structure-related properties. Full density was achieved for high sintering temperature along with abnormal grain growth that reduced hardness. High hardness was observed ranging from 1200 to 1670 HV and fracture toughness increased with increasing sintering temperature up to the highest value of 17.85 MPa/mTese Influência da adição de níquel nas propriedades microestruturais e físico-mecânicas do compósito W-Cu-Ni(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-13) Oliveira, Gerlânea Silva de; Gomes, Uilame Umbelino; http://lattes.cnpq.br/9858094266525225; http://lattes.cnpq.br/9501673264848557; Lima, Maria José Santos; Silva, Ariadne de Souza; http://lattes.cnpq.br/5623381698478389; Vitoriano, Jussier de Oliveira; Filgueira, MarcelloEste trabalho investiga a influência da adição de Níquel na microestrutura e nas propriedades mecânicas do compósito W-Cu. O tungstênio e seus compósitos, como o sistema tungstêniocobre (W-Cu) e tungstênio-cobre-níquel (W-Cu-Ni), têm atraído crescente interesse devido a suas excelentes propriedades mecânicas, físicas e químicas. Esses materiais são particularmente relevantes para aplicações na eletroeletrônica, não apresentando toxidade, nem riscos ambientais. Diante disto, o presente trabalho estudou a influência da adição de níquel, em diferentes percentuais, nas propriedades microestruturais e físico-mecânicas do compósito WCu-Ni, obtidos por rotas diferentes, moagem de alta energia e redução, e sinterizados via Sinterização por Plasma Pulsado – SPS e em forno Resistivo Tubular. Foram avaliados também os efeitos de variáveis das etapas de processamento nas propriedades dos compósitos W-CuNi. Para obtenção dos pós, foram misturadas as seguintes composições dos pós iniciais W70%p. Cu30%p.Ni0%p., W70%p.Cu28%p. Ni2%p. e W70%p. Cu25%p. Ni5%p., que posteriormente, foram moídos em um moinho planetário de alta energia, durante 10 horas. E, para a redução, foram misturados o APT e os nitratos de cobre e níquel sob agitação magnética em meio úmido, com álcool etílico, durante 30 minutos a temperatura de 60º C. A sinterização foi realizada através de SPS, nas temperaturas de 900 ºC e 1000 ºC, e, em forno resistivo, com fluxo de gás argônio e hidrogênio, nas temperaturas de 1100°C e 1200ºC. Os pós de partida (W, Cu e Ni) e os moídos, nas proporções citadas anteriormente, foram caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Após a sinterização, as amostras foram caracterizadas por MEV, EDS, medidas de densidade e microdureza. Os resultados da microscopia eletrônica de varredura e do EDS, revelaram que a moagem de alta energia por 10 horas e a redução dos precursores foi suficiente para obter o compósito com boa homogeneidade e livre de impurezas. Os difratogramas de DRX mostraram os picos das fases características do compósito. Os compactados sinterizados apresentaram densidades variando de 64.8% a 99.98%, e microdureza de 156.4 HV a 418.46 HV. A amostra de composição CM -2 (W70%p.Cu28%p.Ni2%p.) sinterizada a 1000 ºC via SPS apresentou maior valor de densidade (86,27%) e maior valor de microdureza (371,4 HV), e a amostra de composição CR -2 (W70%p.Cu28%p.Ni2%p.) sinterizada a 1200 ºC em forno resistivo apresentou maior valor de densidade (99.98%) e maior valor de microdureza (418.46HV), consequentemente menor porosidade, também revelada pela micrografia que, mostra partículas uniformemente distribuídas e uma microestrutura homogênea em termos de forma e tamanho de grão . Desta forma, a adição de pequenas quantidades de níquel e o aumento da temperatura de sinterização influenciou de forma positiva nas propriedades mecânicas do compósito em estudo.Dissertação Microestrutura e propriedades dos compósitos WC-10%CrMnFeCoNi preparados por moagem de alta energia e sinterização SPS(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-12-30) Vieira, Pâmala Samara; Mashhadikarimi, Meysam; Silva, Bismarck Luiz; http://lattes.cnpq.br/4377238190630005; http://lattes.cnpq.br/9422624675887080; https://orcid.org/0009-0009-6365-2691; http://lattes.cnpq.br/9791896377375104; Gomes, Uilame Umbelino; Filgueira, MarcelloAs ligas metálicas, tradicionalmente, apresentam uma matriz principal, com adições de elementos secundários para melhorar suas propriedades. No entanto, as ligas de alta entropia (LAE) desafiam esse paradigma ao utilizar múltiplos elementos principais, criando uma solução sólida simples, o que resulta em características e propriedades excelentes. Pesquisas têm explorado o potencial das ligas de alta entropia como substitutas do ligante cobalto (Co) no metal duro de carbeto de tungstênio (WC). Nessa perspectiva, este trabalho teve como objetivo estudar a liga de alta entropia (CrMnFeCoNi) e seu uso como substituta para o ligante convencional no metal duro obtidos por moagem de alta energia (MAE) e sinterização via SPS. As análises foram realizadas através da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), da Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) e Difração de Raios-X (DRX). As propriedades mecânicas foram avaliadas através da dureza Vickers. A MAE, realizada por 10, 20 e 30 horas, mostrou-se eficaz na formação da LAE, promovendo deformação, fraturas e soldagem a frio das partículas. Após 30 horas de moagem, a fase CFC da liga foi predominante, com uma amorfização das fases secundárias. No compósito WC-10%CrMnFeCoNi, a MAE influenciou a morfologia e o tamanho das partículas, resultando em boa dispersão das fases e alta incorporação da liga nas partículas de WC, mesmo com apenas 10 minutos de mistura. A análise por DRX revelou as fases WC e LAE, sem indicações de reações químicas ou impurezas. A sinterização a resultou em microestruturas quase uniformes, com boa dispersão das partículas de WC na matriz ligante e baixa porosidade. O compósito com LAE moída por 30 horas mostrou melhor homogeneização e dispersão das fases, o que favoreceu a sinterização e reduziu a porosidade em comparação com as outras amostras. A análise de EDS confirmou esses resultados. Os valores de dureza das amostras variaram, sendo 1786,9 HV1 (10 horas), 1643 HV1 (20 horas) e 1864 HV1 (30 horas). O melhor resultado foi observado para o compósito produzido com a LAE moída por 30 horas, pois apresentou maior homogeneização e menor porosidade, como consequência um aumento na dureza.Artigo Niobium as a new binder for polycrystalline diamond (PCD) sintered via High Pressure-High Temperature (HPHT)(Elsevier, 2020-08) Mashhadikarimi, Meysam; Gurgel, Diego Pires; Rodrigues, Mayara Adrielly Leal de Oliveira; Barreto, Lucas Pires de Paiva; Filgueira, Marcello; Gomes, Uílame Umbelino; Bichler, LukasIn this research, the effect of adding 2.5, 5.0 and 10 wt% niobium (Nb) as a binding agent was investigated for High Pressure-High Temperature (HPHT) sintering of polycrystalline diamond (PCD). Samples were sintered at 1750 °C and 7.7 GPa. Detailed characterization of the as-sintered materials revealed a uniform dispersion of the Nb additives in the diamond matrix and no interfacial cracking was observed. Higher concentration of binder increased tendency to intergranular failure. The formation of NbC and NbC0.84 phases after sintering was identified, indicating that some of the matrix carbon may have undergone graphitizationTese Obtaining triple layer polycrystalline diamond compact by HPHT method(2017-07-10) Mashhadikarimi, Meysam; Gomes, Uilame Umbelino; ; http://lattes.cnpq.br/9858094266525225; ; http://lattes.cnpq.br/9422624675887080; Nascimento, Rubens Maribondo do; ; http://lattes.cnpq.br/8671649752936793; Costa, Francine Alves da; ; http://lattes.cnpq.br/8698567925323942; Alves Júnior, Clodomiro; ; http://lattes.cnpq.br/7441669258580942; Filgueira, Marcello; ; http://lattes.cnpq.br/0725750287341168Neste trabalho de pesquisa, foi obtido um compacto de diamante policristalino (PDC), constituído de uma camada superior de diamante policristalino sob um substrato de WC-10% em peso de Co e uma interface de WC-20% em peso de Nb/Ni entre as camadas, através de método de sinterização de alta pressão e alta temperatura (HPHT). Para alcançar esse objetivo, foram realizadas três etapas distintas. Na primeira etapa, foi sinterizado o corpo de diamante com um ligante adequado, e foram obtidos os melhores parâmetros de sinterização. Na segunda etapa, foi realizado o estudo de diferentes condições de sinterização para o substrato de metal duro WC-10% p.Co. E, na terceira e última etapa, foi produzido, de acordo com os resultados alcançados nas etapas anteriores, o compacto de diamante policristalino de camada tripla (PDC). Na primeira etapa, quatro ligantes diferentes foram usados para sinterizar o diamante através do método HPHT. Os ligantes utilizados foram o Nb/Fe, Nb/Co, Nb/Ni e Nb puro, sendo 10% em peso de ligante utilizado para cada composição. A sinterização foi realizada a diferentes temperaturas e sob diferentes pressões e tempos. As amostras obtidas foram analisadas através das medidas de densidade relativa e dureza, além das imagens eletrônicas de varredura, para encontrar os melhores parâmetros de sinterização e ligante. Os estudos mostraram que o Nb apresentou o melhor comportamento, e que os melhores parâmetros de sinterização foram: T = 1750 °C, P = 7,7 GPa, t = 6 minutos. Na segunda etapa, uma mistura em pó de WC-10% em peso de Co foi sinterizado através de HPHT sob pressão de 7,7 GPa, variando temperatura (1500 ºC, 1600 ºC, 1700 ºC, 1800 ºC, 1900 ºC) e tempo (2 e 3 minutos). As análises microestruturais e estruturais foram realizadas através de MEV/EDS e DRX. Ensaios de dureza, tenacidade (ITF) e de resistência à compressão, também, foram realizados para entender os efeitos de diferentes parâmetros de sinterização nas propriedades dos sinterizados, verificando-se densificação total das amostras sinterizadas a altas temperaturas. Entretanto, foi observado um crescimento anormal de grãos para estas mesmas temperaturas. Altos valores de dureza foram observados, aproximadamente, entre 1250 a 1650 HV para todas as amostras sinterizadas. Na terceira etapa, para a obtenção do PDC, uma camada fina de WC-20% em peso de Nb/Ni foi utilizada para a formação da interface entre a camada superior de diamante com ligante de Nb pura e o substrato de WC 10% em peso de Co. A sinterização foi feita através do método HPHT à temperatura de 1750 °C sob 7,7 GPa de pressão. Foram utilizados dois tempos diferentes, de 6 min. (três sucessivos 2 minutos) e 9 min. (três sucessivos 3 minutos). A dureza foi medida e os estudos estruturais/microestruturais foram realizados através de análises de MEV/EDS. Em suma, os resultados mostraram que este novo tipo de PDC pode ser produzido com sucesso, usando um novo ligante, o niobio puro, para o diamante, sem qualquer presença de grafitização. Verificou-se também que o uso de uma interface com os mesmos elementos constituintes do substrato e do corpo de diamante sinterizado resultou numa boa adesão entre as camadas, o que pode resultar em melhor desempenho e melhorar a durabilidade do PDC.