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Austenitas encontradas em aços são comumente descritas como soluções sólidas homogêneas desordenadas. Um estudo recente, entretanto, iniciou que esta imagem não é correta para o sistema \'Fe\'-\'Cr\'- C, de grande importância tecnológica. No presente trabalho, as técnicas de difração de nêutrons em amostra policristalina e espectroscopia Mossbauer por elétrons de conversão foram empregadas para investigar a estrutura ordenada da austenita de uma liga \'Fe\'-8%\'Cr\'-1,2% C solubilizada a 1473 kelvin durante 200 horas. Os resultados confirmam a distribuição do cromo segundo um supereticulado de estequiometria ferro sete cromo. Quanto ao carbono, os resultados contradizem a sua distribuição nos interstícios octaédricos do supereticulado, embora a análise do espectro Mossbauer indique forte repulsão entre os intersticiais e sua concentração na vizinhança dos átomos de cromo. Estes resultados são compatíveis com uma distribuição ordenada a longo alcance tanto do cromo quanto do carbono nesta liga. Microstructural study of the austenite in an iron, 8wt% chromium, 1.2 wt% carbon alloy. Steel austenites are usually described as homogeneous disordered solid solutions. A recent study indicates, however, that this picture is no longer valid for the technologically important Fe-Cr-C system. In this work, neutron powder diffraction and conversion electron Mössbauer spectroscopy were used to investigate the ordered structure of an Fe-8wt%cr-1.2wt%C austenite. The results confirm the distribution of chromium in an 7 chromium stoichiometry superlattice. The carbon distribution does not agree with an octahedral interstitial occupancy, although the Mössbauer spectrum analysis indicates a strong repulsion between interstitials and an enrichment of the neighbourhood of chromium with carbon. These results are compatible with long-range order both of chromium atoms and of carbon atoms.

Muitos estudos dedicados a ligas refratárias são realizados anualmente por suas propriedades especiais em aplicações tecnológicas que operem sob temperaturas elevadas. Este trabalho dedicou-se ao estudo de uma liga refratária em especial, Nb-Ni-Si, para fornecer uma atualização e aprofundamento dos conhecimentos para esta liga de alto potencial. Uma seção isotérmica de seu diagrama de fases foi, por muito tempo, a única fonte de estudos sobre o sistema. Ela foi revista e corrigida. Apontamentos de estudos computacionais contrários ao primeiro estudo experimental foram confirmados neste trabalho experimental para a seção de 1073 K. Além dos resultados da seção de 1073 K, houve um grande avanço nos conhecimentos do sistema na seção de 1323 Ke uma aproximação inicial feita na seção de temperatura de 1473 K, que evidenciou a presença de uma fase ternária estequiométrica ainda desconhecida para o sistema. Several studies dedicated to refractory alloys are performed annually by their special properties in technological applications operating at elevated temperatures. This work was dedicated to the study of a particular refractory alloy, Nb-Ni-Si, to provide an update and increase of the knowledge for this high potential alloy. An isothermal section of its phase diagram has been the only source of studies of the system for a long time. It has been reviewed and corrected. Results from computer studies contrary to the first experimental study were confirmed in this experimental work for the 1073 kelvin section. In addition to the results of the 1073 Ksection, there was a great advance in system knowledge in the 1323 Ksection and an initial approximation made in the 1473 Ksection, which evidenced the presence of an unknown stoichiometric ternary phase for the system.

Uma variedade significativa de propriedades apresentadas pelos materiais é fortemente dependente da microestrutura, dentre elas pode-se citar limites de resistência e escoamento, alongamento, tenacidade, resistência ao impacto entre outras. Nas ligas comercializadas a microestrutura dos metais (tamanho de grão) é controlada de acordo com a aplicação, através de tratamentos termomecânicos convencionais, como forjamento, laminação e extrusão, onde o tamanho de grão alcançado pode chegar à ordem dos micrometros. O Equal-Channel Angular Pressing (ECAP), ou Prensagem Angular em Canais Iguais, é uma técnica de processamento não convencional, que tem a capacidade de submeter os metais processado à chamada deformação plástica severa (DPS), permitindo assim a obtenção de metais com tamanhos de grão abaixo de 1μm. O presente trabalho irá analisar os fenômenos metalúrgicos envolvidos na aplicação do ECAP na superliga de níquel Inconel 600 (liga 600), composta de 72% níquel, 14-17% cromo e 6-10% ferro, que é utilizada na indústria nuclear como material dos tubos do circuito primário dos geradores de vapor dos Pressurized Water Reactors (PWR), ou Reatores de Água Pressurizada. Amostras da liga 600 foram solubilizadas e processadas por ECAP até 5 passes utilizando as rotas A e Bc e, após o processamento, algumas foram submetidas à tratamentos térmicos em diferentes temperaturas. Para caracterização microestrutural foram utilizados microscópios óptico, eletrônico de varredura e de transmissão, a textura foi analisada por meio das técnicas de difração de raios X e Electron Backscatter Diffraction, EBSD ou Difração de Elétrons Retro-Espalhados e a dureza foi caracterizada por meio de microdureza Vickers. Após a deformação da liga 600 solubilizada, observou-se uma mudança na microestrutura, a amostra solubilizada possuía grãos grosseiros e apresentava maclas de recozimento e, após o primeiro passe notou-se formação de estruturas de deformação com o aparecimento de linhas de escorregamento e após o terceiro passe são observadas bandas de deformação e de transição. Também foram observadas diferentes subestruturas de discordâncias formadas pelas diferentes rotas de processamento como estruturas celulares e microbandas. A microdureza da liga sofreu um incremento à medida que novos passes foram feitos, fenômeno que pode ser correlacionado com o aumento da resistência mecânica da liga. Além disso, observou-se que pela rota BC os valores de microdureza são mais homogêneos do que os encontrados pela rota A. As análises de EBSD evidenciaram que rota BC produziu grão mais equiaxiais e também uma quantidade maior de grãos com contornos de alto ângulo, enquanto a rota A produziu grãos mais alongados e uma menor quantidade de grãos com contornos de alto ângulo. A análise, por difração de raios X, das amostras deformadas pela rota A, sem tratamento térmico, evidenciou que uma tendência de formação de textura associada aos planos e direções {111} , e após os tratamentos térmicos houve a formação uma nova textura associada aos planos e direções {114} . As amostras deformadas pela rota BC tende a formar texturas referentes aos planos e direções {112} apesar da formação de outras texturas, que após os tratamentos térmicos formaram diversas outras texturas associadas aos planos e direções {110} , {100} e {111} . A significant variety of properties presented by the materials is strongly dependent on the microstructure, among them one can mention limits of resistance and flow, elongation, tenacity, resistance to impact among others. In commercial alloys, the microstructure of the metals (grain size) is controlled according to the application, through conventional thermomechanical treatments such as forging, rolling and extrusion, where the grain size reached can reach the order of micrometers. The Equal-Channel Angular Pressing (ECAP) is an unconventional processing technique, which has the ability to subject the processed metals to the so-called severe plastic deformation (DPS), thus allowing the production of metals with grain sizes below 1μm. The present work will analyze the metallurgical phenomena involved in the application of ECAP in the Inconel 600 nickel superalloy (alloy 600), composed of 72% nickel, 14 ± 17% chromium and 6-10% iron, which is used in the nuclear industry as material of the Pressurized Water Reactors (PWR) steam generator primary circuit tubes, or Pressurized Water Reactors. Samples of alloy 600 were solubilized and processed by ECAP up to 5 passes using routes A and Bc and, after processing, some were subjected to thermal treatments at different temperatures. Optical, scanning electron and scanning electron microscopes were used for microstructural characterization. The texture was analyzed by means of X-ray diffraction and Electron Backscatter Diffraction, EBSD or Diffraction of Retro-scattered Electrons and the hardness was characterized by means of Vickers microhardness . After deformation of the solubilized alloy 600, a change in the microstructure was observed, the solubilized sample had coarse grains and had annealing maclas and, after the first pass, it was noticed the formation of deformation structures with the appearance of sliding lines and after The third pass shows deformation and transition bands. Different substructures of dislocations formed by different processing routes, such as cell structures and microbands, were also observed. The microhardness of the alloy has increased as new passes have been made, a phenomenon that can be correlated with the increased mechanical strength of the alloy. In addition, it was observed that by route BC the values of microhardness are more homogeneous than those found by route A. EBSD analyzes showed that BC route produced more equiaxial grains and also a larger amount of high angle grain boundaries, while route A produced longer grains and a smaller amount of high angle grain boundaries. X-ray diffraction analysis of the deformed samples by route A, without heat treatment, showed a tendency of texture formation associated with the planes and directions {111} , and after the heat treatments there was a new texture associated with planes and directions {114} . The samples deformed by the BC route tend to form textures referring to planes and directions {112} despite the formation of other textures, which after heat treatments formed several other textures associated with planes and directions {110} , {100} and {111} .

Diversas aplicações atualmente requerem materiais que mantenham sua integridade estrutural por longos tempos de serviço e sob altas temperaturas. As superligas à base de níquel estão no seu limite de aplicação, pois não conseguem suportar temperaturas acima de 1150°C, sendo necessário buscar por substitutos. Os materiais mais promissores para aplicação principalmente no primeiro estágio de turbina aeronáutica são compósitos de Mo-Si-B, compósitos de SiC, compostos de Nb-Si, e ligas PGM (Platinum Group Metal). Para aumentar ainda mais a vida útil desses materiais, pode-se aplicar uma camada anti-corrosiva baseada em sistemas como Fe, Cr, Si e B. Assim, um dos sistemas a serem estudados é o Cr-Si-B, com o objetivo futuro de estudar todo o sistema multicomponente. De forma mais específica, existem duas fases muito importantes nesse sistema ternário, chamadas de T1 e T2, que foram pouco estudadas, principalmente com relação à sua estrutura de defeitos. Desta maneira, o presente trabalho teve como principal objetivo a determinação da estrutura de defeitos das fases αCr5Si3 (T1) e Cr5B3 (T2) através de experimentos de difração de raios X com radiação síncrotron e cálculos de primeiros principios, visando a implementação na base de dados do sistema ternário Cr-Si-B. Como resultado, obteve-se uma excelente concordância entre os experimentos e os cálculos, sendo que, para a fase T2, uma diferença significativa no χ2 e nas energias de formação foi verificada, chegando à conclusão que a solubilidade de silicio nesta fase ocorre preferencialmente na subrede 4a. Com relação à fase T1, não foi verificada uma diferença significativa tanto no χ2 quanto na entalpia de formação, sugerindo que o boro é solubilizado aleatoriamente, em pequenas concentrações, nas subredes 4a e 8h do silicio. Several applications currently require materials that maintain their structural integrity for long service times and under high temperatures. Nickel-based superalloys are at their limit of application, as they cannot withstand temperatures above 1150°C, requiring a search for substitutes. The most promising materials for such an application are Mo-Si-B composites, SiC composites, Nb-Si compounds, and PGM (Platinum Group Metal) alloys. In order to further increase the useful life of these materials, an anti-corrosive layer based on systems containing elements such as Fe, Cr, Si and B can be applied. Thus, one of the systems to be studied is Cr-Si-B, with the future goal of studying the entire multicomponent system. More specifically, there are two very important phases in this ternary system, called T1 and T2, about which there is a shortage of information in the literature, specially regarding their defect structure. Therefore, the main objective of the present work was to determine the defect. structure of the αCr5Si3 (T1) and Cr5B3 (T2) phases using X-ray diffraction experiments with synchrotron radiation and first principles calculations, aiming the implementation of a ternary system Cr-Si-B database. As a result, an excellent agreement was obtained between the experiments and the calculations. For the T2 phase a significant difference in the χ2 and in the enthalpies of formation was verified, arriving at the conclusion that the solubility of silicon occurs preferably in the 4a sublattice. With respect to the T1 phase, no significant difference was observed in both the χ2 and in the enthalpy of formation, suggesting that boron is randomly solubilized, in small concentrations, in the Si 4a and 8h sublattices.

A aplicação de filmes finos em diferentes setores da indústria tem aumentado consideravelmente nos últimos anos. Dentre os diversos tipos de revestimentos, filmes finos cerâmicos tem se destacado por melhorarem as propriedades mecânicas, tribológicas e superficiais dos componentes industriais. Dentre os mais variados filmes finos cerâmicos, o Nitreto de Titânio (TiN) é um dos mais conhecidos e aplicados. Caracteriza-se principalmente por possuir alta dureza, resistência à corrosão, estabilidade química e resistência ao desgaste. Essas e outras características são extremamente sensíveis ao processo e, principalmente, aos parâmetros de deposição. Entender a influência da variação dos parâmetros de deposição em busca de melhorar as propriedades é um dos desafios da Ciência e Engenharia de Superfícies. O objetivo deste trabalho é obter, caracterizar e avaliar as propriedades mecânicas e adesivas de filmes finos de TiN obtidos via deposição física a vapor (PVD, Physical Vapour Deposition). Os filmes foram depositados em substratos de alumínio AA 1000, utilizando a técnica Triodo Magnetron Sputtering. Variou-se o fluxo de N2 durante a deposição e comparou-se com a condição de fluxo de N2 constante, sendo verificada a viabilidade de produção de filmes funcionalmente gradados. Os filmes obtidos foram caracterizados por Nanoindentação instrumentada, Difração de Raios-X por ângulo rasante, Teste de riscamento (scratch test), TEM (Transmission Electron Microscopy), Microscopia de Varredura de Alta Emission Gun) e Ensaio de tração em escala reduzida. Como resultado, os filmes depositados com fluxo de N2 variável possuíram melhor comportamento mecânico/adesivo e quando comparados com os filmes depositados sob fluxo de N2 constante. Portanto, a obtenção de filmes finos de TiN gradados funcionalmente com propriedades superiores aos filmes finos de TiN obtidos de modo convencional é possível, e sua aplicação em diferentes áreas da indústria tendem a ser melhor exploradas. The application of thin films in different industry sectors has increased considerably in recent years. Among the various types of coatings, thin ceramic films have been distinguished by improving the mechanical, tribological and surface properties of industrial components. Among the ceramic thin films, titanium nitride (TiN) is one of the most known and applied. It is characterized by its high hardness, corrosion resistance, chemical stability and wear resistance. These characteristics are extremely sensitive to the deposition process.Understanding the influence of the variation of deposition parameters to improve properties is one of the challenges of Surface Science and Engineering. The films were deposited on AA 1000 aluminum substrates by Triode Magnetron Sputtering. N2 flow was varied during deposition and compared to the constant N2 flow condition and the viability of production of functionally graded films was tested. The obtained films were characterized by instrumented Nanoindentation, Grazing Incidence X-Ray Diffraction (GIXRD), scratch test, TEM (Transmission Electron Microscopy), Field Emission Gun (FEG) and Tensile Test on a reduced scale. As a result, films deposited with variable N2 flow had better mechanical / adhesive behavior when compared to films deposited under constant N2 flow. Therefore, obtaining thin films of functionally graded TiN with properties superior to the TiN thin films obtained in conventional manner is possible, and their application in different areas of industry tend to be better explored.

A demanda por produtos mais econômicos, eficientes e menos poluentes faz com que a indústria automobilística invista em novos e melhores materiais e processos de produção. Assim, surgiu o processo de estampagem à quente chamado Press Hardening e seus produtos, os Press Hardened Steels. Esta classe de aços é capaz de produzir uma microestrutura totalmente martensítica durante o rápido resfriamento em prensa. Com o aumento da produção de peças por Press Hardening, evidenciou-se um grave problema: a suscetibilidade à fragilização por hidrogênio dos aços submetidos a esse processo. A ocorrência das chamadas fraturas retardadas induzidas por hidrogênio é relatada na literatura e uma pesquisa indica que microadições de nióbio ao aço 22MnB5 poderiam aumentar a resistência à fratura induzida por hidrogênio. Para estudar os efeitos do hidrogênio no aço 22MnB5, foram utilizadas seis diferentes composições A, C, CP, Ec, Ep e N (contém nióbio) em dois ensaios principais: ensaio de permeabilidade de hidrogênio e trincamento induzido por hidrogênio. A técnica de microdureza Vickers foi posteriormente utilizada para verificar possíveis efeitos do ensaio de permeabilidade de hidrogênio. Quatro das seis ligas receberam inicialmente o tratamento de press hardening e todas as seis apresentavam estruturas martensíticas nos ensaios de permeabilidade e trincamento. Por meio do método tlag, os parâmetros de difusão dos ensaios de permeabilidade foram calculados e comparados à literatura. As ligas CP e N apresentam os maiores valores de difusividade aparente de hidrogênio, menores valores de concentração máxima de hidrogênio e menores densidades de sítios de aprisionamento, sendo assim menos suscetíveis à fragilização por hidrogênio. Os ensaios de trincamento revelaram que as composições A, C e Ec apresentam trincas maiores do que as demais ligas, corroborando os resultados obtidos nos ensaios de permeabilidade (melhor resistência à fragilização por hidrogênio das ligas CP e N que contém Nb). Os ensaios de microdureza Vickers mostraram que não há redução na dureza após o ensaio de permeabilidade. Palavras-chave: A demanda por produtos mais econômicos, eficientes e menos poluentes faz com que a indústria automobilística invista em novos e melhores materiais e processos de produção. Assim, surgiu o processo de estampagem à quente chamado Press Hardening e seus produtos, os Press Hardened Steels. Esta classe de aços é capaz de produzir uma microestrutura totalmente martensítica durante o rápido resfriamento em prensa. Com o aumento da produção de peças por Press Hardening, evidenciou-se um grave problema: a suscetibilidade à fragilização por hidrogênio dos aços submetidos a esse processo. A ocorrência das chamadas fraturas retardadas induzidas por hidrogênio é relatada na literatura e uma pesquisa indica que microadições de nióbio ao aço 22MnB5 poderiam aumentar a resistência à fratura induzida por hidrogênio. Para estudar os efeitos do hidrogênio no aço 22MnB5, foram utilizadas seis diferentes composições A, C, CP, Ec, Ep e N (contém nióbio) em dois ensaios principais: ensaio de permeabilidade de hidrogênio e trincamento induzido por hidrogênio. A técnica de microdureza Vickers foi posteriormente utilizada para verificar possíveis efeitos do ensaio de permeabilidade de hidrogênio. Quatro das seis ligas receberam inicialmente o tratamento de press hardening e todas as seis apresentavam estruturas martensíticas nos ensaios de permeabilidade e trincamento. Por meio do método tlag, os parâmetros de difusão dos ensaios de permeabilidade foram calculados e comparados à literatura. As ligas CP e N apresentam os maiores valores de difusividade aparente de hidrogênio, menores valores de concentração máxima de hidrogênio e menores densidades de sítios de aprisionamento, sendo assim menos suscetíveis à fragilização por hidrogênio. Os ensaios de trincamento revelaram que as composições A, C e Ec apresentam trincas maiores do que as demais ligas, corroborando os resultados obtidos nos ensaios de permeabilidade (melhor resistência à fragilização por hidrogênio das ligas CP e N que contém Nb). Os ensaios de microdureza Vickers mostraram que não há redução na dureza após o ensaio de permeabilidade. The demand for more economical, efficient and less polluting products makes the automobile industry invest in new and better materials and production processes. In this way, arose the hot stamping process called Press Hardening and its products, the Press Hardened Steels. This class of steels is capable of producing a fully martensitic microstructure during rapid cooling in the press. With the increase of the production of pieces by Press Hardening, a serious problem was evidenced: the susceptibility to the hydrogen embrittlement of the steels made by this process. The occurrence of the so-called hydrogen-induced delayed fractures is reported in the literature and a research indicates that micro-alloying of niobium to 22MnB5 steel may increase hydrogen-induced fracture resistance. In order to study the hydrogen effects on the 22MnB5 steel, were used six different compositions A, C, CP, Ec, Ep and N (which contains niobium) in two main tests: hydrogen permeation test and hydrogen induced cracking. The Vickers micro hardness technique was later used to verify possible effects of the hydrogen permeation test. Four of the six alloys received the press hardening processing and all six had martensitic structures in the permeability and induced cracking tests. By means of the tlag method, the diffusion parameters of the permeability tests were calculated and compared to the literature. The CP and N alloys present the highest values of hydrogen apparent diffusivity, lower values of maximum hydrogen concentration and lower densities of trapping sites, thus being less susceptible to hydrogen embrittlement. The induced cracking tests showed that compositions A, C and Ec present higher cracks than the other alloys, corroborating the results obtained in the permeability tests (better resistance to hydrogen embrittlement of the alloys CP and N containing Nb). The Vickers microhardness tests showed that there is no reduction in hardness after the permeability test.

Aluminetos de ferro pertencem a uma classe de materiais interessantes por combinarem excelente resistência à oxidação com boas propriedades mecânicas em temperaturas moderadas a altas (até 500°C). Estes materiais, contudo, em temperatura ambiente, possuem baixa ductilidade (menos de 5% de alongamento à tração), característica correlacionada a efeitos ambientais, o que dificulta seu processo de conformação. A fundição é uma via de processamento tradicionalmente aplicada às ligas frágeis (por exemplo, ferro fundido cinzento), sendo necessário conhecer as propriedades termoquímicas da liga para que as peças fundidas sejam livres de defeitos atribuídos ao processo, como a formação de poros e rechupes. Neste trabalho foram investigadas três ligas distintas de intermetálicos, Fe28Al, Fe28Al6Cr e Fe28Al6Cr1Ti, sob a influência de diferentes condições de solidificação. Para estas três composições de liga, observou-se a redução do tamanho de grão em até 60% pela adição de Al-5Ti-1B como inoculante ao metal fundido. As ligas foram produzidas em condições laboratorias (forno de indução com capacidade máxima de 2 kg e proteção sob fluxo de Ar), bem como em escala industrial (forno de indução com capacidade de 100 kg). O processo em escala industrial resultou em peças de fundição com pequena quantidade de defeitos, sendo este um indicativo da capacidade de produzir peças destes aluminetos de ferro diretamente pelo processo de fundição. A técnica de tomografia de raios X auxiliou na mensuração da contração linear (~6%) e tendência à formação de defeitos. Além da caracterização microestrutural das ligas produzidas, este trabalho, ao relatar processo de fundição em escala industrial, inclui uma discussão sobre a reatividade do metal fundido e o material refratário que reveste o forno de indução. Dessa forma, os dados obtidos permitem averiguar a fundibilidade de ligas da família FeAl pelo uso de forno de indução. Iron aluminides are good candidates for applications at moderate to high temperatures (up to 500 °C) because they combine excellent oxidation resistance with good mechanical properties. However, these materials have low ductility at room temperature (less than 5% traction elongation), a characteristic correlated to environmental effects, which hinders their conformation process. Casting is a processing route traditionally applied to brittle alloys (eg, gray cast iron), it is necessary to know the thermochemical properties of the alloys to reduce the formation of defects attributed to the casting process, such as the formation of pores, scar and blows. In this work, three different alloys of intermetallic (Fe28Al, Fe28Al6Cr and Fe28Al6Cr1Ti) were investigated under the influence of different solidification conditions. For these three alloy compositions, grain size reduction by up to 60% was observed by the addition of Al-5Ti-1B as an inoculant to the molten metal. The alloys were produced under laboratory conditions (induction furnace with a maximum capacity of 2 kg and protection under Air flow), as well as industrial scale (induction furnace with capacity of 100 kg). The industrial scale process resulted in castings with a small number of defects, which is an indication of the ability to produce mechanical parts of these iron aluminides directly by the casting process. The X-ray tomography technique assisted in the measurement of linear contraction (~ 6%) and tendency to defect formation. In addition to the microstructural characterization of the alloys, this work includes a discussion about the reactivity of the molten metal and the refractory material coating the induction furnace. In this way, the obtained data allow to investigate the FeAl alloys castability by the use of induction furnace.

Fundamentado na mecânica da fratura, o conceito do Leak-Before-Break (LBB) \"Vazamento Antes da Falha\" considera que um vazamento proveniente de uma trinca pode ser detectado antes de alcançar um tamanho crítico que implique na falha da tubulação, ou seja, a análise do LBB demostra através de uma justificativa técnica que a probabilidade de ruptura da tubulação é extremamente baixa. Dentre os aspectos que envolvem a aplicação do LBB, os principais são: a definição das propriedades do material, que são extraídos através de ensaios à tração e à fratura; a análise do vazamento, que determina a taxa de vazamento devido à presença de uma trinca passante; e a análise que verifica se a trinca é estável considerando os modos de falha por rasgamento dúctil e por colapso plástico. Os materiais SA-508 Cl. 3, SA-106 Gr. B e SA-376-TP304 foram avaliados quanto aos seus desempenhos para o LBB. Utilizaram-se dados extraídos de casos da literatura para as propriedades dos materiais, e para a geometria e carregamentos da tubulação, todos correspondentes ao circuito primário de um reator PWR. Após aplicação do LBB, constatou-se que todos os três materiais atenderam os limites do estabelecidos na metodologia. Verificou-se que os materiais SA-508 Cl. 3 e SA-376-TP304 mostraram o melhor desempenho para falha por rasgamento dúctil e falha por colapso plástico, respectivamente, e o material SA-106 Gr. B teve o menor desempenho em ambos. Todos os três materiais apresentaram o colapso plástico como modo de falha mais provável. De uma forma generalizada, o material SA-376-TP304 obteve o melhor desempenho para o LBB dentre os três materiais avaliados neste trabalho. Based on the fracture mechanics, the Leak-Before-Break (LBB) concept considers that a leakage from a crack can be detected before reaching a critical size that implies the pipe failure, that is, the LBB analysis demonstrates through a technical justification that the probability of pipe rupture is extremely low. Among the aspects that involve the application of LBB, the main ones are: the definition of the material properties, which are obtained through tensile and fracture tests; the leakage analysis, which determines the rate of leakage due to the presence of a through-wall crack; and the analysis that verifies if the crack is stable considering the failure modes by ductile tearing and plastic collapse. The materials SA-508 Cl. 3, SA-106 Gr. B and SA-376-TP304 were evaluated in relation to their performances for LBB. Data obtained from literature cases were used for the materials properties, and for the geometry and loadings of the pipe, all corresponding to the primary circuit of a PWR reactor. After application of the LBB, it was verified that all three materials met the limits established in the methodology. The materials SA-508 Cl. 3 and SA-376-TP304 showed the best performance for ductile tearing failure and plastic collapse failure, respectively, and the material SA-106 Gr. B material had the lowest performance in both. All three materials presented plastic collapse as the most likely failure mode. In general, the material SA-376-TP304 obtained the best performance for the LBB among the three materials evaluated in this work.

As curvas limite de conformação (CLC) são utilizadas há mais de 50 anos. Propostas inicialmente para o desenvolvimento de produtos provenientes da indústria automobilista em função das necessidades apresentadas pela área, são atualmente aplicadas de maneira geral para a indústria da estampagem na produção de inúmeros tipos de peças, oferecendo previsões de possíveis falhas e/ou defeitos durante as etapas do processo de estampagem. As CLC´s permitem prever o afinamento excessivo, enrugamento, estiramento e é claro, a fratura da peça. As diferenças metalúrgicas existentes entre os dois processos iniciais - fundição contínua (F.C.) e fundição semicontínua (F.S.C.) - resultam em diferenças nas propriedades finais obtidas para uma mesma rota de laminação a frio e recozimentos intermediários do material especificado. Desta forma, torna-se indispensável um estudo sobre a influência dos processos de fabricação iniciais F.C. e F.S.C. com relação à estampabilidade da liga, sendo esta avaliação efetuada através das CLC´s obtidas por ensaios de tração uniaxiais, propostos pelo IRSID (\"Institut de Recherches de La Sidérurgie\"), (lado esquerdo da curva ?2 < 0) e ensaio Erichsen (lado direito da curva ?2 > 0) e do ensaio de Nakazima reduzido em 60%, ou seja, todo o ferramental e os corpos de prova utilizados nos ensaios foram reduzidos em 60% das dimensões mencionadas pela norma ISSO 12004-2. A diferença microestrutural apresentada entre as etapas de fabricação dos dois processos avaliada através de ensaios de determinação do tamanho de grão, limites de resistência à tração, escoamento (0,2%), alongamento (em 50,80 mm), coeficientes de encruamento n, resistência K, ensaios de \"orelha\", levantamento da CLC0, Erichsen e textura, auxiliaram nas conclusões finais do levantamento das CLC´s para os dois processos do material acabado e metodologias. O processo de fundição semicontínua nas condições processadas apresentou melhores combinações entre as propriedades, exceto na formação de \"orelha\" apresentada na etapa intermediaria de processamento do material. Principalmente o parâmetro CLC0 no plano da chapa, resultou em uma deformação ?1 19% (?2 = 0), superior à apresentada pelo processo F.C., deformação muito importante para a fabricação de peças estampadas. Evidenciou-se também uma diferença de aproximadamente 37% entre as metodologias IRSID x Nakazima reduzido na obtenção da deformação plana para o processo F.C. e 31% para o processo de F.S.C.. Nas condições de deformação; estiramento biaxial, tração uniaxial e embutimento profundo, a chapa produzida pelo processo de fundição contínua apresenta melhor desempenho. Forming limits curves (FLC) are used for more than 50 years. Initially proposed for the development of products from the automobile industry in terms of the needs of the area. It is currently being applied in general to the metal forming industry in the production of numerous types of parts, providing predictions of possible faults and / or defects during the stages of the stamping process. The FLC\'s can predict excessive thinning, wrinkling, stretching and of course, the fracture of the part. The existing metallurgical differences between the two initial processes - continuous casting (C.C.) and semi-continuous casting (S.C.C.) - result in differences in the final properties obtained for the same route of cold rolling and intermediate annealing of the specified material. Thus, it is essential to study the influence of the initial manufacturing processes CC and SCC with respect to the formability of the sheets. This investigation is based on the, assessment of the FLC\'s obtained by uniaxial tensile tests proposed by IRSID (\"Institut de Recherches de Sidérurgie\"), (?2 < 0, left side of the curve) and Erichsen test (right side of curve. ?2> 0) and the Nakazima test reduced by 60%. The difference between the sheets obtained in both processing routes was evaluated by the following parameters: grain size, tensile strength limits, yield strength (0.2%), elongation (at 50.80 mm), strain hardening coefficient n, resistance K, \"earing\" test, lifting of the CLC0, Erichsen test and texture where discussed in view of the obtained FLC\'s for both the two processes of the finished material. The semi-continuous casting process in processed conditions showed better combinations of properties except the formation of \"earing\" presented at the intermediate stage of processing of the material. Particularly the evaluation of the FLC0 parameter resulted in a strain in the plate plane ?1 19% (?2 = 0) superior to the sheet obtained by the continuous casting process. A difference of approximately 37% between the IRSID x Nakazima methodologies was also reduced in obtaining the flat deformation for the F.C. process and 31% for the F.S.C. process. However, for other deformation paths; biaxial stretching, uniaxial traction and deep drawing of the results for the continuous casting sheet were superior.

As novas ligas de alumínio que contém lítio são atraentes devido à sua baixa densidade, alto módulo elástico, elevada resistência mecânica e por terem boa resistência à corrosão em comparação com ligas similares que não contém lítio. A degradação do material devido à fadiga e corrosão são os dois principais fatores que contribuem para o envelhecimento de uma aeronave. O objetivo deste trabalho é estudar a resistência à fadiga de uma nova liga de Al-Li, denominada de AA 2050-T84, considerando os estágios de nucleação e de propagação. No primeiro caso são avaliados o efeito da variação do concentrador de tensão (kt) e o efeito da razão de tensões (R), enquanto que no segundo caso são estudados os efeitos da direção de laminação e da razão de tensões (R) na taxa de propagação da trinca por fadiga. Para o estágio de iniciação é possível observar que quanto maior o valor de R, menor é a vida em fadiga. Para um R constante, o concentrador de tensão reduz significantemente a vida em fadiga. Considerando a vida de propagação de trinca por fadiga, observa-se que, independente da direção de laminação, quanto maior o valor de R, para um mesmo ΔK, maior foi a taxa de propagação de trinca. Para um mesmo R, o expoente m da equação de Paris é maior na direção TL indicando maior velocidade de crescimento de trinca. Independentemente da direção tomada, quanto maior o valor de R maior o valor de m. O modelo matemático utilizado previu muito bem o efeito de R na taxa de propagação de trinca. A liga AA 2050 apresenta resistência à fadiga similar ligas das famílias 2XXX e 7XXX e similar a da liga Al-Li AA 2198 T8. The new Al-Li alloys are very attractive due to its low density, high elastic modulus, increased mechanical strength, as well as good corrosion resistance in comparison with similar alloys that don\'t contain lithium. The material\'s degradation due to fatigue and corrosion are the main factors of aircrafts aging, and it is quite important to take them in account to guarantee the aircraft structural integrity. The aim of this work is to study the fatigue strength of a new Al-Li alloy, denominated as AA 2050 T84, considering both nucleation and propagation fatigue lives. In the first case were evaluated the effect of the variation of the stress concentrator (kt) and the effect of the stress ratio (R), while in the propagation life were considered the effect of the rolling direction and the stress ratio (R). From the initiation life results, it is possible to observe that as higher was R, lower is fatigue life and that the intensity of the stress concentrator reduces fatigue life significantly, independent of the R value. The results from the propagation life shows that in both LT e TL directions and for a constant ΔK, higher R induces larger fatigue crack propagation rates. Considering a constant R, the TL direction presents a larger exponent m of Paris equation, which is an indicative of higher larger crack propagation rate. Also, larger R causes larger m, independently of the rolling direction. The mathematical model used was able to take in account the R effect on the crack propagation rate. Considering the more traditional Al alloys from 2XXX and 7XXX families, and the Ali-Li alloys AA 2198 T8, the AA 2050 presented a quite similar fatigue behavior.

A análise de segurança de criticalidade nuclear é uma atividade mandatória sob o ponto de vista de licenciamento de uma instalação que manipula qualquer quantidade de material físsil. Este trabalho apresenta uma metodologia de análise para uma instalação fabril que processa e estoca ligas de urânio enriquecido. Trata-se da verificação da instalação para que se evite qualquer evento de acidente nuclear, seja por um equipamento inseguro, seja por um arranjo inseguro dos materiais. Todo o ciclo do urânio, principalmente as instalações envolvidas na fabricação do combustível nuclear, é avaliado quanto à segurança contra a criticalidade nuclear. A disponibilidade de informações relacionadas à segurança das instalações para combustíveis de reatores de potência comerciais (PWR e BWR, das siglas em inglês para reator de água pressurizada e reator de água fervente, respectivamente) utilizando o dióxido de urânio (UO2) com baixo nível de enriquecimento são amplamente compartilhadas. No entanto, informações sobre parâmetros seguros de criticalidade nuclear voltadas para combustíveis à base de ligas de urânio com nível de enriquecimento médio (até 20%) são raras na literatura. Dessa forma, o trabalho proposto visa suprir essa carência ao desenvolver um método de análise de criticalidade voltada para uma instalação destinada à fabricação de combustível nuclear, utilizando ligas metálicas urânio com 20% de enriquecimento. Nuclear Criticality Safety analysis is a mandatory licensing activity for a facility that handles a certain amount of fissile material. This work presents an analysis methodology for a plant which processes and stores uranium alloys enriched. It is the verification of the facility in order to avoid any nuclear accident event, either by unsafe equipament or by an unsafe arrangement of materials. The whole uranium cycle, mainly the facilities involved in manufacturing of nuclear fuel is evaluated for safety against nuclear criticality. The availability of information related to facilities safety for fuel of commercial power reactors facilites (PWR and BWR, Pressurized Water Reactor and Boiling Water Reactor respectively) using the mixed oxide of uranium (UO2) with low enrichment level are widely shared. However, information of safe parameters focused on the nuclear criticality of uranium alloys based fuels with average enrichment level (up to 20%) are scarse in the literature. Thus, the proposed work aims to fill this need by developing a criticality analysis method focused on a facility dedicated to the manufacture of nuclear fuel using uranium alloys with 20% degree of enrichment.

Os projetos de carrocerias veiculares atuais procuram desenvolver estruturas leves, seja para reduzir o consumo de combustível, no caso dos motores de combustão interna, seja para maior autonomia de bateria, no caso dos veículos elétricos e híbridos. Redução no consumo de combustível significa redução na emissão de poluentes. As estruturas precisam ser leves, mas cada vez mais resistentes e rígidas a fim de proporcionar máximo conforto e segurança aos ocupantes. Estas premissas têm levado ao contínuo desenvolvimento dos materiais. No caso dos aços, um dos processos que tem permitido a melhora significativa das propriedades mecânicas é a estampagem a quente. Nos últimos anos, as peças estampadas a quente têm ocupado lugar de destaque na estrutura das carrocerias veiculares por estarem em sintonia com as demandas mencionadas. Há muitas pesquisas em curso para esta tecnologia, seja nos materiais, nos meios de produção, nos revestimentos e em aplicações. O aço mais utilizado neste processo, 22MnB5, também apresenta o chamado efeito bake hardening; a tensão de escoamento é aumentada após tratamento térmico realizado em temperaturas próximas a 200 °C. Neste trabalho, visando à melhoria nas propriedades mecânicas, amostras foram tratadas termicamente na faixa de temperatura supracitada. Após isso, dados obtidos de ensaios mecânicos foram inseridos em programas de simulação de impacto lateral cujo resultado foi a redução na intrusão na célula de sobrevivência. O efeito bake hardening também propiciou um aumento na absorção da energia de impacto em teste estático feito com barras de proteção lateral. O mecanismo metalúrgico envolvido no fenômeno, devido à difusão de intersticiais foi evidenciado no ensaio de atrito interno. The current auto body projects seek to build light structures whose immediate impact is in the reduction in fuel consumption of internal combustion engines or in longer battery life for electric and hybrid vehicles. Reduction in fuel consumption means reduced emissions. The structures need to be lightweight, but increasingly resistant to provide maximum comfort and safety to the occupants. These demands led to the continuous development of new materials. In the case of the steels hot stamping has allowed significant improvement in the mechanical properties. In recent years, hot stamped parts took prominent place in the structure of auto bodies to be in line with the mentioned demands. There are a lot of researches lines for this technology: materials, modes of production, coatings and applications. The most commonly used steel in this process, 22MnB5, also exhibits the bake hardening effect: its yield strength is increased after thermal treatment at temperatures close to 200 °C. To verify this improvement in the mechanical properties, samples were thermally treated. After that, data obtained from mechanical tests were inserted into side-crash simulation programs that resulted in a reduction in intrusion in the passengers compartment. The bake hardening effect also provided an increase in the absorption of the impact energy in a static test done with door beam. The metallurgical mechanism involved in the phenomenon, due to the movement of interstitial was evidenced in the internal friction test.

Devido a crescente necessidade de elevação dos níveis de conformação em peças estampadas em geral, existe uma demanda cada vez maior em ligas e processos diversificados que atendam as variadas exigências do setor de produtos estampados e posteriormente tratados termicamente para aumento de dureza. Desse modo desenvolveu-se a liga C80U modificada, que é uma variante da liga C80U especificada na norma DIN EN ISO 4957 porém com adição de Cromo, entretanto a liga C80U modificada ainda é pouco estudada e pouca informação técnica se tem a seu respeito. Com a finalidade de melhor conhecimento técnico dessa liga, foram conduzidos estudos de caracterização em amostras laminadas a quente e após processo de esferoidização posteriormente sendo revestidas com fosfato de zinco. Foram realizados estudos de composição química, microestrutura, textura cristalográfica, propriedades mecânicas e estrutura do fosfato, além de levantamento da curva CLC através do método Nakazima e evolução da rugosidade 2D e 3D em amostras com e sem revestimento de fosfato, antes e após conformação. Através dos resultados parciais encontrados, foi possível definir o lado da curva CLC relacionado ao estiramento da chapa bem como comparar o deslocamento e a força do punção no teste Nakazima conformando-se amostras esferoidizadas sem revestimento e com revestimento de fosfato. Due to the increasing demand for enhanced formability levels of stamped parts in general, there is also an increasing demand for various alloys and processes that comply with the various requirements associated with stamped products that are subsequently heat treated to increase their hardness. Along this line, a modified C80U alloy has been developed, which is a variant of the alloy C80U specified in the standard DIN EN ISO 4957 but with the addition of Chrome. However, this alloy is still poorly studied and little technical information is available about it. In order to increase the knowledge of this alloy, characterization studies were conducted on hot rolled, after spheroidization and subsequently coated with zinc phosphate samples. The studies performed included chemical composition, microstructure, crystallografic texture, mechanical properties and analysis of the phosphate structure, as well as Nakazima tests in order to obtain the forming limit diagram (FLD) curve and the 2D and 3D roughness evolution of spheroidized samples coated and uncoated before and after the stamping process. Through the partial results obtained, it was possible to define the side of FLD curve related to stretching of the sheet as well as comparing the displacement and force of the punch on Nakazima test, stamping spheroidized samples both uncoated and coated with zinc phosphate.

Este trabalho apresenta um estudo prático da aplicação do conceito Leak Before Break (LBB), usualmente aplicado em usinas nucleares, em uma tubulação fabricada a partir de aço AISI 316LN soldada com a utilização de eletrodo revestido AISI 316L. O LBB é um critério fundamentado em análises de mecânica da fratura, que considera que um vazamento proveniente de uma trinca, presente em uma tubulação, possa ser detectado por sistemas de detecção de vazamento, antes que esta trinca alcance um tamanho crítico que implique na falha da tubulação. Na tubulação estudada, foram realizados ensaios mecânicos de tração e análises de Ramberg-Osgood, bem como ensaios de tenacidade à fratura para a obtenção da curva de resistência J-R do material. Os ensaios foram realizados considerando o metal base, a solda e a zona termicamente afetada (ZTA), nas temperaturas de operação de uma planta nuclear. Para as propriedades mecânicas encontradas nos ensaios foram realizadas análises de carga limite para se determinar o tamanho da trinca que cause um vazamento detectável e, também, o seu tamanho crítico que cause a falha por colapso plástico. Para o tamanho crítico de trinca encontrado na solda, região que apresentou a menor tenacidade, foram realizadas análises de Integral J e de módulo de rasgamento T, considerando falha por rasgamento dúctil. Os resultados demonstram um comportamento bem definido entre o metal base, a ZTA e a solda, onde o metal base apresenta um comportamento altamente tenaz, a solda um comportamento pouco tenaz e a ZTA apresentou propriedades mecânicas intermediárias entre o metal base e a solda. Utilizando o software PICEP, foram determinadas as curvas de taxa de vazamento versus tamanho de trinca e também o tamanho crítico da trinca, considerando análise por carga limite. Observou-se que, após certo tamanho de trinca, a taxa de vazamento do metal base é muito maior do que para a ZTA e solda, para um mesmo comprimento de trinca. Isso ocorre porque é esperado que a trinca cresça de forma mais arredondada no metal base, devido à sua maior tenacidade. O menor tamanho crítico de trinca foi encontrado para o metal base para trincas circunferenciais. Para as análises de Integral J realizadas na solda, foi demonstrado que a falha por rasgamento dúctil não ocorrerá nas condições consideradas e essa hipótese foi sedimentada pela análise de mecânica da fratura elasto-plástica (MFEL) com o uso do diagrama J/T. Dessa forma, pode-se concluir que a tubulação estudada estaria apta a ser empregada em um circuito primário de um reator que utilizasse o critério de LBB, nas condições de carregamento e geometria consideradas. Adicionalmente, concluiu-se que nessas condições apenas o modo de falha por colapso plástico é esperado. This work presents a study of application of the Leak Before Break (LBB) concept, usually applied in nuclear power plants, in a pipe made from steel AISI type 316LN welded a coated electrode AISI type 316L. LBB concept is a criterion based on fracture mechanics analysis to show that a crack leak, present in a pipe, can be detected by leak detection systems, before this crack reaches a critical size that results in pipe fail. In the studied pipe, tensile tests and Ramberg-Osgood analyses were performed, as well as fracture toughness tests for obtaining the material resistance curve J-R. The tests were performed considering the base metal, weld and heat affected zone (HAZ), at the same operating temperatures of a nuclear power plant. For the mechanical properties found in these tests, load limit analyses were performed in order to determine the size of a crack which could cause a detectable leakage and the critical crack size, considering failure by plastic collapse. For the critical crack size found in the weld, which is the region that presented the lowest toughness, Integral J and tearing modulus T analyses were performed, considering failure by tearing instability. Results show a well-defined behavior between the base metal, HAZ and weld zones, where the base metal has a high toughness behavior, the weld has a low toughness behavior and the HAZ showed intermediate mechanical properties between the base metal and the weld. Using the PICEP software, the leak rate curves versus crack size and also the critical crack size were determined by considering load limit analysis. It was observed that after a certain crack size, the leak rate in base metal is much higher than for the HAZ and the weld, considering the same crack length. This occurs because in the base metal crack, it is expected that the crack grows in a more rounded form due to its higher toughness. The lowest critical crack size was found for the base metal presenting circumferential cracks. For the Integral J analyses performed in the weld, it was demonstrated that the failure by tearing instability will not occur under the considered conditions and this hypothesis was confirmed by elastic-plastic fracture mechanic (EPFM) analysis using the J/T diagram. Thereby, it can be concluded that it would be possible to apply the investigated pipe in a primary circuit of a reactor that utilizes the criterion LBB under the considered geometry and load conditions. Additionally, it was found that under these conditions, only the failure mode by plastic collapse is expected.

Diversas pesquisas em processos de soldagem para construção naval concentram-se em reduzir peso, aumentar a eficiência de energia, melhorar a resistência à corrosão e à tenacidade, bem como reduzir custos e tempo na construção dos navios. O aço naval microligado, AH36, apresenta boa correlação entre estrutura, propriedades mecânicas e soldabilidade. Estas características se devem principalmente a redução dos teores de carbono em função do uso de elementos microligantes como V, Nb e Ti, e do tipo de processo de obtenção das chapas pelo processo termomecânico seguido de resfriamento acelerado (em inglês: Thermomechanical control process -TMCP). Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a soldagem do aço naval AH 36 pelo processo de arco submerso com um e dois arames. Para tanto foram empregados os ensaios mecânicos de tração, de dobramento e de dureza. A tenacidade foi determinada pelo ensaio de Charpy com entalhe em V. Para caracterização metalográfica foram aplicadas as seguintes técnicas: Microscopia óptica (MO) e Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X. Os resultados mostraram que as juntas soldadas apresentaram limite de resistência máxima de 561 MPa, com rompimento localizado no metal de base. No ensaio de microdureza foi observado que a região de crescimento de grão da zona afetada pelo calor, no experimento com a técnica Tandem, apresentou-se a região mais rígida das juntas analisadas, também o valor de microdureza no metal de solda foi 10% maior que no metal de base. Os resultados dos ensaios de impacto Charpy V mostraram que a temperatura de transição dúctil frágil do metal de base é de -30ºC. Da mesma maneira, o menor valor de energia absorvida foi para região do metal de solda. Através da análise da micrografia foi possível identificar diferentes morfologias de ferrita, a presença de perlita e pequenas regiões de martensita, bem como a presença de agregados MA. Several researches in welding processes for shipbuilding has been focusing on reducing weight, increasing energy efficiency, improving corrosion resistance and toughness as well as reducing costs and time in the construction of ships. The microalloyed steel AH36 shipbuilding presents a good correlation among structure, mechanical properties and weldability. These features are mainly because reduction in carbon content due to the use of microalloying elements such as V, Nb and Ti, together with the process of steel plates by thermomechanical control process (TMCP), Therefore, the objective of this study is to evaluate the welding of shipbuilding steel AH 36 by submerged arc process with one and two wires. It was utilized tests such as: tensile, bending and hardness tests. The toughness was determined by Charpy V-Notch test. The metallographic characterization was carried out by the following techniques: optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) and X-Rays diffraction. The results showed that the tensile test for welded joints presented maximum resistance limit of 561 MPa, and the rupture was located in the base metal. Microhardness test showed that the region of coarse grain of heat affected zone, in the tandem submerged arc welding (SAW), presented the hardest region of the welded joint, also the microhardness value in the weld metal was 10% greater than the metal base. Charpy V notch test tests depicted a ductile brittle transition temperature at about -30 ºC. In the same way, the lowest absorbed energy was identified in the weld metal region. Through microstructure characterization it was possible to identify different morphologies of ferrite, pearlite and the small presence of martensite, as well as, the presence of aggregates MA.

É muito importante para a indústria fornecer produtos competitivos e que exerçam corretamente as suas funções perante o cliente. Uma das ferramentas existentes para atingir estes objetivos é a realização de testes de fadiga e durabilidade cada vez mais refinados e em espaço mais curto de tempo. Uma das maneiras de se executar testes de fadiga mais precisos é utilizando parâmetros que sejam fiéis à solicitação que o produto sofre durante o seu uso. Com esse intuito surgiram os testes de fadiga sob amplitude variável. Juntamente com eles surgem as particularidades deste tipo de solicitação, que é de natureza complexa. Algumas particularidades são a dependência do resultado na história de carregamento (também chamada de \"interação de cargas\") e a variação abrupta do nível de carga durante o tempo de aplicação. Fenômenos estes chamados de sobrecarga ou subcarga (overload e underload), que aqui serão agrupados, muitas vezes de forma simplista, de perturbações no espectro de fadiga. A finalidade principal deste trabalho é descrever a influência das perturbações ocorridas nas solicitações nos testes de fadiga em regime de amplitude variável, mais precisamente em testes de bancada, em que se busca a reprodução de situações de trabalho reais de um componente. Apesar de esse assunto ser alvo de diversas investigações recentes, nenhum trabalho tem como foco a influência das paradas (completa remoção de carga) realizadas durante um teste de fadiga acelerado. Essas paradas são extremamente comuns na prática laboratorial, seja por manutenção do equipamento, inspeção da amostra ou necessidade de operação. O objeto alvo de estudo nesta pesquisa é um suporte metálico de buzina, utilizado em automóveis de passeio. Apesar de sua concepção simples, tal componente é responsável por exercer funções importantes e é sujeito a uma interessante gama de solicitações. Como resultado observou-se que a aplicação das paradas durante os testes de fadiga simulados no componente automotivo, provoca variações em sua vida útil total. E o tempo de parada também exerce influência nesta variação observada. Essas paradas não se encaixam perfeitamente nas classificações de perturbações no espectro registradas na literatura. Por esse motivo o trabalho se propõe ainda a sintetizar e uniformizar a terminologia para as variações abruptas de tensão aplicadas no tempo (as sobrecargas e as subcargas), tendo em vista que ocorre a falta de consenso entre os termos utilizados atualmente na literatura e seus respectivos conceitos. It is very important to the industry to deliver competitive products that can properly perform their functions to the final customer. One existing tool for achieve this objective is the usage of abbreviated durability and fatigue tests. For more precise tests, the required parameters must be reliable when compared to the efforts that the component is submitted at the field during your real performance. In order to achieve these results, the fatigue tests under variable amplitude loading came to existence. Together came also in existence the singularities from this complex behavior. Some of these singularities are the dependence in loading history (also called \"load interaction effects\") and the abrupt load variation level during the test time. These phenomenons are called overloads or underloads. These particularities will be grouped in this work as \"perturbations\" on the fatigue spectrum. The main objective of this work is to describe the influence of these perturbations upon the fatigue tests under variable amplitude loading, more precisely on bench tests, where one seeks the concise reproduction of the real work situations for one component or system. Although this subject lately has caused more interest to the researchers, no work which focuses on the influence of the \"pauses\" (complete absence of load during the test) upon accelerated fatigue tests has been published yet until this moment. These pauses are extremely common due to equipment maintenance, test sample inspections or operational routines. The target of this work is a metallic horn bracket, which is used in light passenger vehicles. Although this is a simple component, it has important functions to perform and is subjected to a wide range of loads types. As result, there was been verified that the presence of the \"pause\" during the simulated fatigue tests causes changes in their total useful life. And the magnitude of the pause has your role too. Moreover, the pause do not properly fits into the current classifications for the perturbations on the fatigue specter that are today available on the literature. For theses reason, this work tries to resume and unify the terminology of the abrupt load variations during time (overloads and underloads) because there is some lack of consensus between the actual terminology and their concepts.

O processo de soldagem por resistência de chapas galvanizadas automotivas é parte indispensável na concepção de uma carroceria de automóvel. Utilizado na união das chapas metálicas que formam um veículo, a grande importância deste processo deve-se basicamente ao fato de não agregar peso à carroceria, ter um desempenho satisfatório em relação à qualidade e produtividade nas linhas de montagem e ainda não onerar o custo final do produto, visto que seu custo de operação pode ser considerado baixo de modo geral. As variáveis específicas deste processo demandam atenção permanente quanto aos parâmetros dos equipamentos, a limpeza e a manutenção, a refrigeração dos eletrodos, a dressagem e a eliminação da camada de latão formada na superfície de contato entre o eletrodo e a chapa. A durabilidade e o desgaste do eletrodo estão ligados basicamente a estes cuidados, podendo ainda gerar ganhos em produtividade e qualidade do ponto além de reduzir o nível de problemas durante e após a soldagem da chapa. Durante a realização deste trabalho, procurou-se avaliar o comportamento do eletrodo fabricado através da liga Cu-Zr, o desgaste do eletrodo em relação ao número de pontos soldados, sua relação com a dureza e variação de temperatura durante o processo, os cuidados que podem retardar o desgaste e a microestrutura do material ao longo do número de pontos e do desgaste deste eletrodo. The resistance welding process of automotive galvanized steel is an indispensable part in the design of a body car. Used in the union of the metal plates that form a vehicle, the great importance of this process is basically due to the fact not add weight to the body, have a satisfactory performance in relation to quality and productivity in assembly lines and still does not burden the final cost the product, the operating cost can be considered low in general. The specific variables this process require constant attention regarding the parameters of the equipment, cleaning and maintenance, cooling the electrodes, the dressing and the elimination of the brass layer formed on the contact surface between the electrode and the plate. The durability and the electrode wear are basically related to such care, and may generate gains in productivity and quality of point and reduce the level of problems during and after welding the plate. During this work, we tried to evaluate the electrode manufactured by Cu-Zr alloy, the electrode wear in relation to the number of welding points, their relationship with the hardness and temperature variation during the process, the care can slow the wear and the microstructure of the material during the number of welding points and the wear of this electrode.

O mercado atual exige das indústrias siderúrgicas aços de melhor qualidade produzidos por meio de processos que causem menor impacto ao meio ambiente. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo reciclar o resíduo de mármore gerado na indústria de rochas ornamentais, que possui em sua composição óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO). O CaO é suficiente para substituir a cal nas escórias e o MgO contribui para a diminuição do desgaste dos refratários, através do emprego do resíduo no processo produtivo do aço. Além disso, foi realizada a substituição da fluorita por óxido de boro como fluxante na composição de misturas dessulfurantes. O resíduo de mármore foi caracterizado utilizando as seguintes técnicas: análise química via EDXFR, análise granulométrica via espalhamento de luz, área de superfície específica pelo método BET, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de micro-regiões por EDS. Visando verificar a eficiência na dessulfuração, foram formuladas misturas sintéticas utilizando a cal convencional ou resíduo de mármore, e a fluorita ou o óxido de boro. As misturas foram formuladas com o auxílio dos programas de termodinâmica computacional, Thermo-Calc e FactSage. Estas misturas foram adicionadas no aço fundido a temperatura de 1600°C sob atmosfera de argônio e agitadas por meio de um rotor de alumina. Amostras de metal foram retiradas para verificar a variação do teor de enxofre durante o experimento. O resíduo de mármore caracterizado, apresentou em sua composição 40% de CaO e 14% de MgO, na forma dos carbonatos CaCO3 e MgCO3. Obteve uma perda de massa de 42,1%, na forma de CO2 a temperatura de 780°C. Os experimentos mostraram que, as misturas testadas apresentaram, na maioria dos casos, eficiência de dessulfuração acima de 60%. The present market requires from steel industry better quality of steel that was produced by processes that cause less impact to the environment. Thus, this study aims to recycle the marble waste generated from the industry of ornamental rocks, which has in its composition calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO). Using this waste in the steel production process, the amount of CaO is enough to replace the lime in the slag whereas the MgO contributes to reduce the wear of the refractory material. Furthermore, it was part of this study to test the replacement of the fluorite by boron oxide as desulfurizing flux into the composition of mixtures. The marble waste was characterized using the following techniques: chemical analysis (EDXFR), particle size analysis with a light scattering method, specific surface area by BET method, Xrays diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), analysis of micro-regions by energy dispersive spectroscopy (EDS) and thermogravimetry analysis (TG) with mass spectrometer coupled (MS). In order to verify the efficiency of desulfurization, mixtures were formulated using conventional lime or marble waste, and fluorite or boron oxide. The blends were prepared using the computational thermodynamics programs, Thermo-Calc and FactSage. These mixtures were added into the molten steel under an argon atmosphere and the metallic bath stirred by a rotor of alumina at the temperature of 1600ºC. Metal Samples were removed periodically in order to verify the variation of sulfur content during the experiments. The characterization of marble waste showed in its composition the amount of 40% CaO and 14% MgO in a CaCO3 and MgCO3 carbonates forms. It was also observed a mass loss of 42.1%, in the form of CO2 at a temperature of 780 ° C. The experiments showed that the tested mixtures desulfurization efficiency was above 60%, in most cases.

Compostos intermetálicos baseados em Aluminetos de Titânio são considerados promissores para aplicações estruturais em altas temperaturas. Eles apresentaram, principalmente, baixa massa específica (3,2 - 4,2 g/cm3), alto ponto de fusão (1400 - 1500 °C) e alta resistência mecânica entre 600 e 950 °C. O estudo de difusão entre ?-TiAl e materiais ricos em ferro é importante para observar fenômenos e obter dados relevantes a junção desses materiais com o Aço - a liga metálica mais versátil conhecida. Componentes como turbocompressores automotivos serão beneficiados com o desenvolvimento e a aplicação das ligas TiAl, sendo um aspecto importante a junção do rotor de TiAl com o eixo de aço do componente. O presente trabalho foi executado em três etapas: obtenção do intermetálico monofásico ?-TiAl; estudo de pares de difusão ?-TiAl/Fe; e estudo de pares de difusão ?-TiAl/Aço. Ligas com composições Ti50Al50 e Ti47Al53 foram confeccionadas e caracterizadas por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e microanálise EDS, difratometria de raios-X e ensaios de dureza. As fases ?-TiAl e ?2-Ti3Al foram observadas em diversas microestruturas de acordo com a composição química e tratamento térmico da amostra. Os parâmetros de rede e as frações volumétricas das fases ?-TiAl e ?2-Ti3Al foram determinados por difração de raios-X através do refinamento pelo método de Rietvelt. A dureza média encontrada nas amostras TiAl foi de 272 a 340 HV500. A liga Ti47Al53 tratada termicamente a 1200 °C por 7 dias apresentou-se monofásica ?-TiAl e foi a escolhida para os estudos de pares de difusão. Caracterização microestrutural por MO e MEV/EDS, ensaio de dilatometria, ensaios de dureza e análise química foram executados no Aço retirado de um eixo do turbocompressor automotivo. Os pares de difusão ?-TiAl/Fe e ?-TiAl/Aço foram confeccionados e tratados a 800, 1000 e 1200 °C por 24 horas e caracterizados microestruturalmente com auxílio de um MEV/EDS. Nos pares confeccionados com Ferro, menores temperaturas de tratamento térmicos possibilitaram maiores regiões de ligação dos materiais e observou-se menores quantidades de trincas, provavelmente relacionado a menores tensões internas no resfriamento. Já nos pares confeccionados com Aço, observou-se a formação de carbonetos ricos em Titânio que atuaram como barreira de difusão, reduzindo consideravelmente as regiões de ligação em comparado com os pares confeccionados com Ferro. Em todos os pares de difusão, diversas regiões reacionais na interface de difusão foram observadas e através de dados da literatura, sugeriu-se as prováveis fases presentes em cada região. Intermetallic compounds based on titanium aluminides are considered promising for structural applications in high temperatures. They presented mainly low density (3.2 to 4.2 g/cm3), high melting point (1400 to 1500 °C) and high mechanical strength between 600 and 950 °C. The study of diffusion between ?-TiAl and Fe-rich materials is important to observe phenomena and obtain relevant data joining these materials with steel - the most versatile metal alloy known. Components such as automotive turbochargers will benefit from the development and application of TiAl alloys, and represents an important aspect the junction between TiAl wheel and steel shaft component. The work was performed in three steps: obtaining ?-TiAl intermetallic single-phase; investigation of ?-TiAl/Fe diffusion couples; and investigation of ?-TiAl/Steel diffusion couples. Alloys with Ti50Al50 and Ti47Al53 compositions were made and characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy and EDS microanalysis, X-rays diffraction and hardness tests. The ?-TiAl and ?2-Ti3Al phases were observed in several microstructures according to the chemical composition and the sample heat-treatment. The lattice parameters and volumetric fractions of ?-TiAl and ?2-Ti3Al phases was determined by X-ray diffraction by the Rietveld method. The average hardness found in TiAl samples was 272-340 HV500. The Ti47Al53 alloy heattreated at 1200 °C for 7 days showed ?-TiAl single-phase and it was chosen for diffusion couples investigations. Microstructural characterization, dilatometry tests, hardness tests, and chemical analysis was performed on a steel sample removed from the automotive turbocharger shaft. The ?-TiAl/Fe and ?-TiAl/Steel diffusion couples were made and heattreated at 800, 1000, 1200 °C for 24 hours and were microstructurally characterized by SEM/EDS. In couples made of Iron, lower heat-treatment temperatures allowed the highest attachment regions of the material and smaller amounts of cracks was found, probably due to lower internal stress during cooling. In the couples made of steel, it was observed the formation of Ti-rich carbides that worked as diffusion barrier, reducing considerably the binding regions compared with Iron couples. In all diffusion couples samples, several reaction regions on the diffusion interface were observed and through the literature it was suggested the probable phases present in each region.

The equilibrium diagrams are the starting point and the guideline to predict and control the microstructure that will form during processing materials. Despite experiments being necessary in binaries and ternaries systems, it is difficult to experimentally determine phase diagrams of higher orders systems over wide ranges of compositions and temperature. The CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) method was developed in order to solve this problem. The essence is to optimize the parameters of thermodynamic models that describe the Gibbs free energies of each phase aiming to reproduce the experimental and estimated (ab-initio) data. The compound energy formalism (CEF) is widely used in order to describe phases which present several sublattices. It allows the modeling of a large variety of phases and numerous methods have been developed to treat different situations. The activities in this work developed a new approach of the CEF (NACEF) based on a mathematic analysis of the parameters which leads to a new formulation of the Gibbs free energy function evolving new independent parameters in which new independent parameters are obtained to express the Gibbs free energy. This approach was used in this work to describe the intermetallic phases with two-sublattice in which the only defect type is anti-sites (A,B)a(A,B)b. The Al-Fe-Nb system was chosen due to its importance for the manufacturing process of several families of alloys currently used, e.g. steels, light alloys, and also for the development of new materials for high temperatures application. The binaries Al-Nb and Fe-Nb were reassessed and the Al-Fe-Nb system was assessed for the first time using literature information and new experimental data, Les diagrammes d’équilibre sont le point de départ et la ligne directrice qui permet de prévoir et contrôler les phases pouvant se former au cours de différents processus industriels. Bien que l’étude expérimentale soit nécessaire pour les systèmes binaires et ternaires, elle est difficilement envisageable pour déterminer les diagrammes de phases des systèmes d’ordre supérieur sur de larges gammes de composition et de température. Afin de contourner ce problème, la méthode dite CALPHAD (CALculation of PHAse Diagram) a été développée. Son principe consiste à optimiser les paramètres des modèles thermodynamiques utilisés pour décrire l´énergie libre de Gibbs de chaque phase à partir d’informations expérimentales ou estimées (ab-initio). Le modèle appelé « Compound Energy Formalism » (CEF) est largement utilisé pour décrire les phases qui présentent plusieurs sous-réseaux. Ce modèle et ceux qui en dérivent permettent la modélisation d'une grande variété de composés. Les activités menées au cours de ce travail ont permis de développer une nouvelle approche du CEF (NACEF) basée sur une étude mathématique de ses paramètres thermodynamiques. Elle a conduit à une nouvelle formulation de la fonction d'énergie libre de Gibbs faisant intervenir de nouveaux paramètres indépendants. Cette nouvelle approche a été utilisée dans le cadre de ce travail afin de modéliser les phases intermétalliques binaires constituée de deux sous-réseaux présentant des défauts uniquement de type anti-sites (A,B)a(A,B)b. Le système Al-Fe-Nb sur lequel porte notre étude a été choisi en raison de son importance dans la fabrication de nombreuses familles d'alliages tels que les aciers, les alliages légers et plus récemment dans le développement de nouveaux matériaux réfractaires à base Nb pour des applications à hautes températures. Dans ce travail, de nouvelles modélisations des bordures binaires Al-Nb et Fe-Nb et pour la première fois du ternaire Al-Fe-Nb sont proposées en utilisant la NACEF et en s’appuyant sur les informations issues de la littérature ou obtenues dans cette étude.

As formulações baseadas na mecânica do contínuo, embora precisas até certo ponto, por vezes não podem ser utilizadas, ou não são conceitualmente corretas para o entendimento de fenômenos em escalas reduzidas. Estas limitações podem aparecer no estudo dos fenômenos tribológicos em escala nanométrica, que passam a necessitar de novos métodos experimentais, teóricos e computacionais que permitam explorar estes fenômenos com a resolução necessária. Simulações atomísticas são capazes de descrever fenômenos em pequena escala, porém, o número necessário de átomos modelados e, portanto, o custo computacional - geralmente torna-se bastante elevado. Por outro lado, os métodos de simulação associados à mecânica do contínuo são mais interessantes em relação ao custo computacional, mas não são precisos na escala atômica. A combinação entre essas duas abordagens pode, então, permitir uma compreensão mais realista dos fenômenos da tribologia. Neste trabalho, discutem-se os conceitos básicos e modelos de atrito em escala atômica e apresentam-se estudos, por meio de simulação numérica, para a análise e compreensão dos mecanismos de atrito e desgaste no contato entre materiais. O problema é abordado em diferentes escalas, e propõe-se uma abordagem conjunta entre a Mecânica do Contínuo e a Dinâmica Molecular. Para tanto, foram executadas simulações numéricas, com complexidade crescente, do contato entre superfícies, partindo-se de um primeiro modelo que simula o efeito de defeitos cristalinos no fenômeno de escorregamento puro, considerando a Dinâmica Molecular. Posteriormente, inseriu-se, nos modelos da mecânica do contínuo, considerações sobre o fenômeno de adesão. A validação dos resultados é feita pela comparação entre as duas abordagens e com a literatura. Formulations based on continuum mechanics are generally accurate in a macroscale level, but sometimes cannot be used, or it is not conceptually correct to use for the understanding of small scale phenomena. These limitations may be observed in the study of tribological phenomena at the nanoscale, which may consequently require new experimental, theoretical and computational methods in order to analyze these phenomena with the required resolution. Atomistic simulations may describe phenomena at small scale, but the required number of atoms to be modeled, i.e. the computational cost, usually becomes very high. Moreover, simulation methods associated with continuum mechanics (such as the Finite Element Method - FEM) are more interesting in relation to computational cost, but they are not accurate for atomic scale studies. The combination of these two approaches can then enable a more realistic understanding of tribological phenomena. This work discusses the basic concepts of friction and models for friction at atomic scale. This work also presents studies, by means of numerical simulation, for the analysis of friction and wear mechanisms in the contact of materials. The problem is approached considering different scales, and basing the analysis both on Continuum Mechanics and Molecular Dynamics (MD). For both methods, numerical simulations with increasing complexity were conducted to reproduce the contact between surfaces, starting from an initial model that simulates the effect of crystalline defects during the MD analysis of pure slip. In a second stage, adhesion phenomenon were implemented through continuum mechanics models. The validation of the models and the coupling between the two approaches were conducted by comparison with literature.

A presente pesquisa apresenta o desenvolvimento de um modelo computacional de um reator nuclear térmico e compacto para estudos em optimização e avaliação de materiais inovadores para uma melhor efetividade da blindagem primária. Utilizou-se dois códigos de transporte nêutron-gama, o estatístico MCNP5 e o determinístico gem/EVENT: o primeiro para o design do PWR e o segundo para simular um modelo 1D do reator para estudar o comportamento de blindagem gama e de nêutrons para diversos materiais. Adicionalmente o MATLAB Optimization Toolbox foi utilizado para fornecer novas configurações geométricas optimizadas do modelo unidimensional do reator visando reduzir o volume e o peso das cascas da blindagem por meio de uma função custo/objetiva. Foi demonstrado no MCNP5 que a dose após a blindagem primária reduziu uma ordem de magnitude para o modelo optimizado utilizando-se um novo material compósito e o volume e o peso das cascas de blindagem foram reduzidos por um fator de 13%. Os resultados confirmam que os códigos nucleares podem ser executados paralelamente ao MATLAB com a intenção de se testar novos materiais para o propósito de optimização da blindagem da radiação em um reator PWR compacto e que materiais compósitos podem substituir os materiais de blindagem tradicionais sem o comprometimento da segurança da instalação nuclear. This research was focused to develop a computational model of a compact PWR to study optimization methods and evaluate innovative materials to enhance the biological shielding effectiveness. We used two radiation transport codes MCNP5 and GEM/EVENT: the first for the PWR design and the second one to simulate (in a 1D slab) several materials and shielding thickness behavior under gamma and neutron penetration. Additionally MATLAB Optimization Toolbox was used to provide new geometric configurations of the slab aiming to reduce the volume and weight of the walls by means of a cost/objective function. It is demonstrated in the MCNP5 that the dose rate after biological shielding has reduced by one order of magnitude for the optimized model with a new composite material (Ecomass) and the volume and weight of the shielding walls were reduced by 13% when we compare both sets. The results confirm that we can couple a deterministic and stochastic transport codes with MATLAB to test new materials in a very fast way for the purpose of radiation shielding optimization in common compact PWR. All this states that composite materials can replace (with advantages) traditional shielding materials without jeopardizing the nuclear power plant safety assurance.

Superligas de níquel são materiais mundialmente empregados nas áreas de petróleo e gás natural, aeroespacial e nuclear. A Incoloy® 945 uma liga desenvolvida em meados dos anos 2000, para ser uma liga hibrida entre a Inconel® 718 e Incoloy® 925, concebendo uma liga com propriedades mecânicas e anticorrosivas capaz de suportar as mais adversas operações de serviço. Neste trabalho foram determinadas algumas características mecânicas do material, após laminação a frio, seguindo duas diferentes rotas de tratamento térmico. Foram realizados testes de dureza Vickers e tração, onde mostrou que a rota experimental criada no IPEN (por intermédio da análise por calorimetria exploratória diferencial), tem a mesma resistência mecânica do que a rota comercialmente usada, contudo possui uma maior ductilidade. O material demonstra uma excepcional união resistência mecânica e ductilidade, podendo ser empregada no uso de tubulações e válvulas de alta complexidade de manufatura, para a exploração das camadas do pré-sal. Nickel super alloy materials are used worldwide in the areas of oil and gas, aerospace and nuclear. The Incoloy® 945 an alloy developed in the mid-2000s, to be a hybrid alloy between the Inconel® 718 and Incoloy® 925 by designing an alloy with mechanical and anti-corrosion properties able to withstand the most adverse service operations. In this work we were determined some mechanical characteristics of the material after cold rolling, following two different routes of heat treatment. Hardness Vickers tests and traction test were conducted, which showed that the experimental route created at IPEN (through analysis by differential scanning calorimetry), has the same mechanical strength than the route used commercially, it nevertheless has a higher ductility. The material shows an exceptional union strength and ductility and can be used in the use of pipes and high complexity manufacturing valves for the operation of the pre-salt layers.

O processo de estampagem é influenciado por diferentes variáveis, tais como, propriedades mecânicas e rugosidade da chapa, lubrificação do blank, coeficiente de atrito entre o blank e a ferramenta, parâmetros da prensa (força relativamente constante e velocidade), bem como variações nas ferramentas de conformação (deformação elástica). Este trabalho se dedica a investigação da influência do atrito entre a ferramenta e o blank. Em particular, será investigado o desenvolvimento de padrões artificiais de rugosidade de chapas metálicas (textura de superfície). O foco do presente trabalho é o estudo, em condições industriais, da inter-relação entre topografia superficial caracterizada pelos parâmetros de rugosidade 2D e 3D e estampabilidade de chapas de aço para painéis automotivos. Diferentes texturas superficiais de chapas de aço foram analisadas em termos de estampabilidade (medido pelo deslocamento do blank durante a estampagem) e tentativamente relacionadas com os parâmetros de rugosidades (2D e 3D) obtidos na chapa antes de estampar. Algumas tendências relevantes foram estabelecidas entre estes parâmetros. Os resultados aqui apresentados estão em concordância com publicações recentes mostrando uma clara relação entre estes parâmetros e que trabalhos futuros são necessários. The stamping process is influenced by several variables such as sheet mechanical properties and roughness, blank lubrication, friction coefficient, press parameters (press force and speed), as well as variations in the forming tools (elastic strain). This work is dedicated to study the influence of friction between the tool and the blank. In this sense, it is necessary to study the development of artificial roughness patterns of sheet metals (surface textures). The aim of this research work is to study the inter-relationship, using the surface topography characterized by 2D and 3D roughness parameters and the formability of steel sheets for automotive panels. Different surface textures of sheet metal have been evaluated in terms of formability (measured by material flow during the process stamping) and tentatively related to roughness parameters (2D and 3D) obtained in the sheet metal prior to stamping. Some relevant tendencies have been established amongst these parameters. The results presented here are in accordance with other recently published research work showing that there is a clear relationship between these parameters, and that further detailed studies are needed.