Imagem do mês de dezembro. Entrevista com o autor.

21/12/2016
adriano

Fractografia de aço maraging nitretado por plasma (imagem MEV).

Na página de dezembro do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, vemos uma amostra de aço maraging 300 tratada por nitretação a plasma e posteriormente submetida à aplicação de uma carga constante em alta temperatura (procedimento conhecido como ensaio de fluência) para testar sua resistência à deformação. A ampliação propiciada pelo uso de um microscópio eletrônico de varredura (MEV) do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) permite visualizar em detalhe as marcas que o ensaio deixou no aço: no topo da amostra, uma fratura; na superfície, trincas que aumentam de tamanho e frequência conforme se aproximam da região da fratura.

Aços maraging são ligas metálicas de ultra alta resistência, geralmente utilizadas nos setores aeroespacial e nuclear. Seu nome, que é usado em idioma inglês, provém da união de duas palavras, martensite (uma das estruturas do aço) e aging (tratamento que se faz no aço para aumentar sua resistência mecânica).

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Adriano Reis.

Veja abaixo nossa entrevista com o autor da imagem, Adriano Gonçalves dos Reis, que atualmente é professor do Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP), campus de São José dos Campos. O professor Adriano Reis é engenheiro químico com ênfase em Materiais pela Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo (USP) e mestre e doutor em ciências pelo ITA na área de materiais e processos de fabricação. Possui mais de 15 anos de experiência na indústria como engenheiro de processos.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Conte-nos um pouquinho sobre o contexto em que foi gerada a imagem.

Adriano Reis: – Esta imagem foi gerada durante o meu doutorado no Instituto Tecnológico de Aeronáutica – ITA. O objetivo da pesquisa foi avaliar um tratamento de superfície de nitretação por plasma de um aço de um aço de ultra alta resistência (maraging 300) para aplicações em altas temperaturas. A nitretação por plasma aumentou a vida em fluência a 650 °C de até 46%. Este projeto foi financiado pela CAPES (Proj. Pro-Defesa 014/08) e CNPQ (141274/2013-1).

Boletim Engenharia de Superfícies: – Comente brevemente as aplicações do aço que aparece na imagem, principalmente no contexto do estudo que você desenvolveu.

Adriano Reis: – O DCTA (Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial) desenvolve um projeto de VLM (Veículo lançador de microssatélites), e parte deste estudo engloba o desenvolvimento e/ou aprimoramento dos materiais empregados. O aço maraging 300 está sendo estudado para substituir outros aços de ultra alta resistência, como o aço 300M, utilizado na carcaça do VLM. Os aços maraging também são empregados em outras aplicações que demandem alta resistência mecânica, como centrífugas para enriquecimento de urânio e carcaça de mísseis. A imagem apresenta a análise fractográfica de um corpo de prova após ensaio de fluência à 650 °C e 500 MPa. O aço maraging 300, que apresenta normalmente ruptura dúctil, com a nitretação por plasma apresentou uma mistura de fratura dúctil no substrato mas frágil na superfície, devido ao endurecimento dos nitretos de ferro formados. Por esse motivo apareceram as trincas na superfície do corpo de prova.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Gostaria de agradecer alguém que tenha participado da realização da imagem vencedora?

Adriano Reis: – Agradeço a todos os membros do Grupo de Fluência do ITA pela colaboração no desenvolvimento do trabalho, em especial meu orientador do doutorado, Prof. Dr. Jorge Otubo (ITA/DCTA) e coorientador Antônio Jorge Abdalla (IEAv/DCTA).

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Torre de Babel. Crédito: Tour de Babel, Lucas van Valckenborch (século XVI), domínio público. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4126824.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Fique à vontade para outros comentários.

Adriano Reis: – Uma curiosidade é que a ideia de fazer uma vista lateral da imagem do corpo de prova fraturado veio do meu então orientador de doutorado, Prof. Dr. Jorge Otubo. Ele apelidou a imagem de “Torre de Babel”, pela semelhança com a torre mencionada na Bíblia.

Mais detalhes sobre a pesquisa podem ser encontrados no artigo “High-temperature creep resistance and effects on the austenite reversion and precipitation of 18 Ni (300) maraging steel” http://dx.doi.org/10.1016/j.matchar.2015.08.002

 

Para entrar em contato com o prof. Adriano: adriano.reis@ict.unesp.br

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Imagem do mês de setembro. Entrevista com o autor.

24/09/2016

A imagem da página de setembro do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies mostra os detalhes de uma fratura realizada numa amostra de material cerâmico com o objetivo de avaliar sua resistência. A imagem permite uma análise visual minuciosa da região da fratura, não apenas pela ampliação conseguida por meio de um microscópio eletrônico de varredura (MEV), mas também graças ao efeito 3D da imagem, que pode ser apreciado através de óculos específicos, conhecidos como “red cyan” por terem uma lente vermelha e a outra em tom de azul.

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Imagem MEV em 3D: fractografia de material cerâmico a base de argila vermelha com incorporação de resíduos de granito. Use óculos red cyan (anaglifo) para visualizar.

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A mesma imagem, sem o efeito 3D.

A imagem MEV foi obtida no laboratório Central de Microscopia “Professor Israel Baumvol” da Universidade de Caxias do Sul (UCS) pelo técnico do laboratório, Israel Krindges, que a utilizou posteriormente em um workshop sobre obtenção de imagens 3D, resultando na imagem do calendário.

Veja nossa breve entrevista com o autor da imagem, que acaba de obter o título de mestre em Ciência dos Materiais pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFGRS).

Boletim Engenharia de Superfícies: – Conte-nos um pouco sobre o contexto em que foi gerada a imagem.

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Israel Krindges.

Israel Krindges: – Imagens semelhantes, mas sem usar a técnica de anaglifo (que permite a visualização tridimensional), foram obtidas para avaliar as seções de fratura em espécimes cerâmicos. As fraturas foram geradas em ensaios mecânicos para determinação da resistência à ruptura de cerâmicas à base de argila vermelha com incorporação de resíduo de pó de rocha. Tais cerâmicas eram o objeto de estudo do trabalho de mestrado que desenvolvi na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, com algumas das análises conduzidas na Universidade de Caxias do Sul. A imagem do calendário, em específico, foi gerada após um curso para obtenção de imagens em 3D do tipo anaglifo com o uso do microscópio eletrônico, ministrado na UCS pelo professor Deniol Katsuki Tanaka, ocasião na qual usei uma de minhas amostras para aprender a técnica.

Boletim Engenharia de Superfícies: – A imagem mostra uma cerâmica a base de argila vermelha com incorporação de resíduo de granito. Como foi obtido esse material?

Israel Krindges: – O espécime de cerâmica foi obtido em laboratório, pelo método de prensagem uniaxial, tratando-se de uma das condições experimentais avaliadas em minha pesquisa de mestrado. Diferentes rochas (granito, riodacito e diabásio) foram incorporadas em diferentes teores (até 40 %) nas cerâmicas, que foram sinterizadas a 850 °C, 950 °C e 1050 °C. O efeito da incorporação de resíduo de rocha e da temperatura de sinterização nas propriedades tecnológicas, resistência à ruptura e microestrutura foi avaliado.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Ajude-nos a entender o que estamos vendo na imagem. O que são as cavidades que estão no centro? Por que a superfície é tão rugosa?

Israel Krindges: – A topografia da amostra é resultado do modo como a superfície foi obtida: por fratura após ensaio mecânico. As regiões mais altas correspondem às partículas incorporadas na matriz cerâmica. As cavidades do centro da imagem, bem como outras mais alongadas no restante da imagem correspondem aos poros que se formam e aumentam de tamanho durante o processo de sinterização. Na sinterização, as partículas da cerâmica se ligam umas às outras e, dependendo da temperatura de sinterização, os poros ficam maiores ou menores, mais alongados ou arredondados.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Comente a respeito do processo de geração da imagem 3D. É realizado por meio de software do microscópio? É um processo completamente automático ou a intervenção da pessoa que opera o programa influi na qualidade final da imagem?

Israel Krindges: – Alguns microscópios eletrônicos possuem recursos para geração automática de imagens 3D do tipo anaglifo. No entanto, a imagem do calendário foi gerada manualmente, de maneira didática, de modo a compreender o método de geração de anaglifos em um microscópio eletrônico que não permite a geração automática. Para geração manual do anaglifo a primeira etapa é a escolha de uma região para obtenção de imagem, com o estágio do microscópio inclinado (e.g. a 5°). Com auxílio de uma lâmina transparente na frente do monitor é demarcado um esboço da imagem obtida. O estágio é então inclinado para o lado contrário (e.g. a -5°), localiza-se a mesma região na mesma magnificação, e a nova imagem precisa ser aproximadamente ajustada para coincidir com a posição da primeira imagem (com auxílio do esboço na frente do monitor). As duas imagens obtidas podem ser manipuladas em um software livre chamado Stereophoto Maker, que as combina e gera as colorações que permitem visualização com óculos 3D do tipo anaglifo.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Gostaria de agradecer alguém que tenha participado da realização da imagem vencedora?

Israel Krindges: – Agradeço à professora Maria Cristina Moré Farias por ter possibilitado a realização do curso de produção de imagens 3D com microscópio eletrônico e pelo convite para participar e ao professor Tanaka pelo aprendizado.


Prêmio Engenharia de Superfícies em imagens: você está convidado a participar.

23/05/2013

Provavelmente você já ganhou ou viu o calendário de mesa do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, cujas páginas estão ilustradas com imagens feitas por participantes do nosso Instituto. Aqui tem algumas páginas do calendário de 2013: 

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Pois bem, para confeccionar o calendário de 2014, decidimos convidar toda a comunidade nacional de Engenharia de Superfícies (estudantes e pesquisadores de universidades e institutos de pesquisa, profissionais de empresas da área etc.) a participar.

Como? Por meio do Prêmio Engenharia de Superfícies em imagens, uma iniciativa de divulgação científica do nosso INCT que selecionará as melhores fotografias ou imagens científicas que mostrem, em escala macro, micro ou nano, superfícies, fenômenos ocorrendo nelas, técnicas para modificá-las etc.

As imagens selecionadas, com suas legendas e créditos, passarão a ilustrar nosso calendário de 2014, que será distribuído gratuitamente em eventos da área. Os autores das imagens premiadas ganharão um vale-livro e um certificado, além de alguns exemplares dos calendários, é claro.

As inscrições abriram nesta segunda-feira e vão até o dia 19 de julho. 

Você não pode deixar de participar. Visite a página do prêmio, leia com atenção o regulamento, busque uma bela imagem de sua autoria entre seus arquivos ou faça uma nova, e faça sua inscrição no formulário online.

Boa sorte na seleção!

Página do prêmio, com acesso ao regulamento e formulário de inscrição:

http://engenhariadesuperficies.com.br/premiocalendario/


Nancy, terra de gravuras e texturização de superfícies.

28/06/2012

Na cidade francesa de Nancy, no século XVII, o artista Jacques Callot implementava algumas inovações na confecção das matrizes que usava para realizar suas gravuras. Ao longo da sua vida, o artista produziu mais de 1.400 gravuras, como esta, chamada “Os dois pantaleões”:

Uma das inovações de Callot foi o uso de um verniz diferente, que era aplicado na madeira pela comunidade dos lutiers (fabricantes de violinos e outros instrumentos de corda) de Florença e Veneza. Outra foi a troca da ferramenta habitualmente utilizada para cavar o verniz nas matrizes por uma outra ferramenta, tomada dos ourives. Com essas inovações, o artista conseguiu agilizar e flexibilizar o envernizamento das matrizes e obter traços mais dinâmicos nos desenhos.

Na mesma cidade, só que quatro séculos depois, o professor e pesquisador Thierry Czerwiec, em seu laboratório do Institut Jean Lamour, faz parte de uma comunidade mundial de cientistas que, como Jacques Callot, grava superfícies metálicas, só que numa escala muitíssimo menor.

O tema de pesquisa de Czerwiec é conhecido como texturização de superfícies e consiste na produção de arranjos regulares (padrões) que se erguem a alguns micro ou nanometros de altura.

Alguns dos desenhos obtidos pelos pesquisadores que trabalham com texturização revelam, por meio de microscópios, formas belíssimas. Entretanto, na maior parte dos casos, o objetivo da texturização não é impactar visualmente, e sim conseguir determinadas propriedades que interessam segmentos industriais como o de energia, óptica, microeletrônica ou automotivo. Um exemplo: uma economia de combustível de 4% em motores de combustão interna pode ser obtida por meio da texturização parcial de anéis de pistão.

Num seminário promovido pelo Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies e o PGMAT da UCS  no dia 12 de junho em Caxias do Sul, o professor Czerwiec (na foto baixo) falou por cerca de uma hora sobre a texturização de superfícies e ilustrou suas palavras com muitas imagens. O público pôde apreciar rosas micrométricas, nanopontos com propriedades magnéticas usados para armazenamento de dados e conjuntos de minúsculos morros que imitam a microtextura da folha do loto com o objetivo de obter superfícies autolimpantes,  entre muitas outras imagens.

Crédito: Daniela Schiavo.

Mas como são obtidas essas superfícies micro e nanotexturizadas? O professor Czerwiec apresentou uma série de técnicas. Algumas delas texturizam a superfície ao adicionar material, criando relevos. Outras conseguem desenhar os padrões mediante a remoção de material (como era o caso, escalas a parte, das matrizes de Callot). Em outros casos, o material se desloca de uma parte da superfície para outra. Finalmente, existem os casos de autoformação de padrões em consequência de interações espontâneas entre componentes do material.

No final do seminário, o pesquisador francês apresentou uma inovação de seu grupo de pesquisa do Institut Jean Lamour: uma técnica de texturização para aço inoxidável e outros materiais austeníticos.  A técnica consiste em realizar uma nitretação a plasma numa amostra coberta por uma malha de cobre, a qual acaba funcionando como máscara. Os pesquisadores de Nancy tomaram essa malha emprestada do microscópio eletrônico de varredura, onde ela é usada como porta-amostras.

No processo de nitretação a plasma, íons de nitrogênio bombardeiam a superfície da amostra mascarada e interagem com os elementos presentes no aço, formando novos compostos que fazem a amostra crescer através dos furos da malha de cobre. O resultado é uma superfície microtexturizada.

Para os iniciados na área de materiais e para os curiosos que desejam ver as imagens das microtexturas, segue a apresentação do professor Czerwiec, publicada no Slideshare do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies:


Parou por quê?

01/04/2011

Conheço um sujeito engraçado que conta a piada:

“Tudo passa: a uva passa, o ferro passa e a vida passa”.

Como tudo passa, tudo muda. O Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies (INES), em seus passos iniciais, formulou uma proposta de divulgação que vai da home page até um blog como este, de visitas a empresas até encontros, congressos e cursos como o realizado em fevereiro com a VALE.

Naquela época, ano 2009, engajei-me na proposta de manter um post semanal no blog do INES. Foi um belo aprendizado e também foi divertido. Mas, como tudo passa e tudo muda, o meu quotidiano também mudou, passando a envolver muitas outras atividades além das de 2009.

Por outro lado, e ao mesmo tempo, constatei que como instrumento de troca de ideias o blog parece não ser o instrumento mais eficiente. Talvez porque vivamos sob permanente censura ou autocensura, talvez porque não cultivemos o hábito de debater, talvez porque sejamos todos muito ocupados, talvez porque o público para “tribo-assuntos” seja restrito ou porque os temas aqui postados não sejam nem tão interessantes nem tão bem apresentados.

Por tudo isso, e como já prenunciava a perda de ritmo e de periodicidade nos meus posts, vou mudar meu compromisso de ‘postador semanal’ para ‘postador eventual”.

O interessante é que com esse discurso chegamos a mais um post.

Amilton Sinatora


Abrasão, o meio interfacial por outras óticas

27/08/2010

Tribologia + estudos de cominuição podem reduzir custos e riscos na construção de moinhos de minério.

Meu amigo Giuseppe Pintaúde, hoje professor na UTFPR em Curitiba abriu sua tese de doutorado sobre abrasão (“Análise dos Regimes Moderado e Severo de Desgaste Abrasivo Utilizando Ensaios Instrumentados de Dureza”) em 2002 com a seguinte citação:

“Ouça-me bem amor

Preste atenção, o mundo é um moinho

Vai triturar teus sonhos, tão mesquinho.

Vai reduzir as ilusões a pó”

A saudade do bom gosto do Giuseppe por música é o que primeiro me ocorre. Passamos no Laboratório de Fenômenos de Superfície um período com pouca música, pouca poesia, pouca leitura e pouca vida cultural. Coisas da objetividade exacerbada no trabalho científico e da confluência de desinteresses nestes temas dos que por aqui passaram recentemente.

Outra percepção é sobre a rara sensibilidade do poeta e da sua visão trágica da condição humana. Somos meros pedaços de chão triturados de volta à nossa original condição de pó. Somos fragmentos de coisas que já existiram, momentaneamente consolidados na forma de “nós mesmos” usufruindo desta propriedade transitória que é viver. A “coisa-nós”, lembra o poeta, é desagregada pela vida, reiniciando o ciclo de fazer parte de todas e quaisquer coisas que existam, complemento eu, metendo minha colher no trágico-sem-solução do poema.

A preocupação do poeta, o compositor Cartola, não deveria ser tratar intencionalmente do meio interfacial, o minério, cominuido entre corpos moedores e revestimento de moinhos, embora para mim seja esta outra forte imagem que a música sugere. O destino (tribológico) dos abrasivos não é tão estudado pelos tribologistas como o destino dos corpos (e contra corpos). Para muitos de nós o abrasivo é considerado, talvez, como algo menor ou menos científico, ou, então, como a causa de um problema: a abrasão.

Não é assim que pensam os colegas que estudam tratamento de minério, em particular os estudiosos da moagem como o Prof. Luis Marcelo Tavares da UFRJ. Para eles o estudo da fragmentação do abrasivo é um tema central de pesquisa que tem como foco a energia necessária no processo de moagem, de forma a poder modelar e dimensionar moinhos. Empregando uma abordagem reducionista extremamente racional e lúcida, o Prof. Tavares e equipe medem a energia necessária para fraturar grãos de um dado minério. Os resultados, integrados mediante trabalho experimental e de modelagem laborioso, estão no ponto de permitir análise dos fenômenos de cominuição em pequenos moinhos de laboratório e tem brilhantes perspectivas de evolução.

Acoplar a abordagem dos tribologistas e dos estudiosos da cominuição tem como pote de ouro no fim do arco iris enormes economias de matéria-prima, reduções nas paradas para manutenção e, principalmente, redução nos riscos e custos no dimensionamento de novos moinhos de grande porte.

Amilton Sinatora


Erosão, natureza e reflexões mais amplas

20/08/2010
Erosão do Solo

Grand Canyon, o mais espetacular “gasto por erosão” do planeta

É a forma de desgaste provocada pela ação de partículas duras incidentes sobre um sólido, carreadas ou não por um fluido.

A definição acima se aplica à ação dos  minérios nos chutes, nos dutos, no transporte de minérios ou de grãos de cereais e também se aplica adequadamente às formas mais espetaculares de erosão que conhecemos, a erosão na natureza.
A lua, que incorpora tanta simbologia, traz marcas indeléveis da incidência de “partículas”, no caso, os meteoros. Eles podem vir solitários como num “ensaio” mono-evento ou em nuvens. As condições peculiares da lua, em especial o vácuo, fazem com que as marcas de desgaste permaneçam para serem observadas. Em algumas delas é possível ver a interação de dois eventos, as crateras nas quais houve incidência de outro meteoro, evento raro e muito ilustrativo para os estudiosos do fenômeno na engenharia.
No grand canyon temos um dos mais espetaculares “gastos por erosão” do planeta. Neste, os abrasivos são carregados pela água do rio Colorado e as rochas mais duras da cabeceira do rio desgastam as mais moles rio abaixo, produzindo uma superfície de desgaste que é um fantástico cartão-postal.
Esta forma de erosão é a responsável pelos belos canyons do rio São Francisco entre Paulo Afonso e a barragem do Xingó, entre Piranhas (Alagoas) e Canindé (Sergipe). O assoreamento natural decorrente deste fenômeno muda o curso das águas e, como sabemos, é fortemente assistido em alguns lugares pela irresponsável destruição das matas ciliares e, como no parque Nacional da Chapada Diamantina,  pela mineração ilegal e irresponsável de diamantes.
Os exemplos de erosão causados pela propulsão de partículas pelo vento também são abundantes. No Paraná temos o parque Nacional de Vila Velha, onde a paisagem foi esculpida pelo vento do planalto resultando na fragmentação das rochas na forma de areia.
O conhecimento do mecanismo de desgaste visa nestes casos menos a predição de vida do que a reflexão sobre nossas atitudes e destino, tão bem expressa por Bob Dylan no trecho da sempre atual “Blowing in the Wind…”
“Yes, and how many years can a mountain exist,
Before it’s washed to the seas (sea)
Yes, and how many years can some people exist,
Before they’re allowed to be free?
Yes, and how many times can a man turn his head,
Pretending that he just doesn’t see?
The answer, my friend, is blowin’ in the wind
The answer is blowin’ in the wind”
Amilton Sinatora