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Programa doutoral em Engenharia Mecânica, Neste estudo, a vibração ultrassónica (USV) foi aplicada, numa primeira fase, durante a produção dos materiais de adição e, posteriormente, durante o processo de brasagem. Esta parte do trabalho teve como objetivo estudar a viabilidade da utilização de USV na preparação dos materiais de adição e compreender o efeito da aplicação de ultrassons a uma maior quantidade de metal fundido, antes de a aplicar ao material de adição durante a operação de brasagem propriamente dira, para além de otimizar o sistema de ultrassons a alta temperatura. Como resultado deste estudo, foram obtidas ligas de alta qualidade, cuja afinação microestrutural foi, em grande parte, resultado da erosão do radiador acústico/sonotrodo de titânio durante o tratamento ultrassónico. A erosão do sonotrodo, apesar de ter tido um efeito positivo na afinação das ligas, contribuiu para o enriquecimento das mesmas em Ti, que não era um efeito desejado. Como consequência da melhor compreensão do efeito do USV no metal de adição durante a brasagem, este tratamento não voltou a ser aplicado na preparação do metal de adição. Relativamente à operação de brasagem propriamente dita, foi concebido, projetado e construído um dispositivo de brasagem, estabelecido um método experimental para realização do trabalho experimental e estudados e selecionados os materiais de adição que viriam a ser utilizados. O aparelho de brasagem incluiu a conceção, fabrico e montagem de peças mecânicas e elétricas que permitem uma monitorização e controlo precisos sobre o processo de brasagem. O processo de brasagem ultrassónica foi melhorado através da aplicação de carga de compressão de forma controlada antes e depois do processo. O processo de brasagem assistido por ultrassons foi estudado tanto numericamente como experimentalmente. O sistema de brasagem por ultrassons foi modelado considerando as condições reais de brasagem. A brasagem foi feita utilizando cargas múltiplas e em condições e parâmetros múltiplos. Os materiais de adição estudados começaram por ser Al-1Si, Al-13Si, Al-9Si-3Cu e terminaram com as ligas Al-9Si-4Cu-(Sr) e Al-8Si-4Cu-2Ni-(Sr) preparadas em laboratório. Foi estudado o efeito da aplicação de carga inicial, da influência do teor de silício da liga e da temperatura de brasagem nas microestruturas e interfaces das juntas obtidas. Para adaptar as condições de brasagem e aumentar a qualidade da junta em condições de brasagem ao ar, foram estudados múltiplos ciclos de brasagem com diferentes parâmetros e materiais de adição, que permitiram o estabelecimento de um ciclo de brasagem otimizado. O estudo incluiu a caracterização detalhada das microestruturas dos metais de adição em bruto e após a brasagem, para além da caracterização detalhada das interfaces das juntas, segregação de elementos e variação da composição química nas interfaces. O comportamento mecânico das juntas foi avaliado e comparado para diferentes condições experimentais. O estudo apresenta ainda uma visão detalhada sobre as principais causas de falha das juntas soldadas., In this study, ultrasonic vibration (USV) was first applied to melts of the bulk materials during their preparation and later to the brazing process itself. This part of the work aimed to study the capability of USV in bulk filler preparation and understand the ultrasonic application on a larger melt quantity before applying it to the filler during the brazing operation itself. The main objective was to optimize the ultrasonic system at a high temperature. As a result of this study, high-quality casts were achieved, with the refining of the microstructure enhanced by the erosion of the sonotrode during the ultrasonic treatment and the consequent presence of Ti in the cast alloys. Due to the sonotrode erosion and to have a better understanding of the effect of USV on the filler during brazing, this treatment was no further applied to the filler alloys bulk preparation. For the brazing work itself, a brazing device, method, and filler materials were studied, designed, and developed. The brazing apparatus included the designing, manufacturing, and assembling of mechanical and electrical parts that permit precise monitoring and controlling of the brazing process. The ultrasonic brazing process was enhanced by the application of controllable compression load before and after the process. The ultrasonic-assisted brazing process was studied both numerically and experimentally. The ultrasonic brazing system was modeled by considering the actual brazing conditions. Brazing was done using multiple fillers and at multiple conditions and parameters. The studied fillers started by Al-1Si, Al-13Si, Al-9Si-3Cu and ended by the lab-made filler alloys Al-9Si-4Cu-(Sr) and Al-8Si-4Cu-2Ni-(Sr). The effect of the initial load application, Si percent in the alloys, and brazing temperature on the joint microstructures and interfaces were studied and reported. For adapting the brazing conditions and increasing the joint quality at air conditions, multiple brazing cycles at different parameters and filler materials were studied, ended by an optimized brazing cycle. The study included the detailed characterization of the microstructures of the filler alloys in bulk form and after brazing, in addition to the detailed characterization of the joint’s interfaces, element segregation, and composition variation at the interfaces. The mechanical strength of the joints was evaluated and compared. In addition, the study presents a detailed insight into the cause of failure of the brazed joints., This work is supported by: - Erasmus Mundus through PEACEII Lot 2 Project 2013–2443/001-001-EMA2 - The Global Platform for Syrian Students – Portugal. The patent file was processed through Tech Minho, and a part of research consumables and materials was supported by FCT with the reference project UID/EEA/04436/2013, COMPETE 2020, with the code POCI-01-0145-FEDER-006941.

Trabalho final do 5º ano com vista à atribuição do grau de mestre no âmbito do ciclo de estudos de Mestrado Integrado em Medicina Dentária apresentado à Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra. Objetivo: Avaliar a cimentação adesiva com recurso a cimento resinoso e a resina composta termo-modificada aplicada com ou sem vibração ultrassónica, evidenciando as semelhanças ou diferenças entre estes materiais e técnicas no que concerne à espessura do agente cimentante na interface restauração-cimento-dente. Materiais e métodos: Trinta discos de resina foram aleatoriamente distribuídos em 3 grupos (n=15), onde cada um foi cimentado a outro com: cimento resinoso, compósito termo-modificado com vibração ultrassónica e compósito termo-modificado sem aplicação de vibração ultrassónica. Posteriormente, a espessura da interface adesiva foi observada através de microscópico eletrónico de varrimento e medida com recurso ao software Adobe Photoshop CC. Resultados: As amostras cimentadas com cimento resinoso e compósito termo-modificado com vibração ultrassónica apresentam espessura de interface adesiva significativamente menor que as amostras cimentadas com compósito termo-modificado sem aplicação de vibração ultrassónica. A menor espessura de interface adesiva foi observada no grupo em que as amostras foram cimentadas com cimento resinoso, no entanto esta não apresenta diferença estatisticamente significativa com o grupo em que as amostras foram cimentadas com compósito termo-modificado com vibração ultrassónica. Conclusão: Cimento resinoso e compósito termo-modificado com vibração ultrassónica são boas escolhas como agentes de cimentação de restaurações indiretas, contrariamente ao compósito termo-modificado aplicado sem vibração ultrassónica. Aim: Evaluate adhesive luting using a resin cement and thermo-modified composite with or without the application of ultrasonic vibration, displaying the similarities or differences between these materials and techniques, regarding the film thickness of the luting agent in the restoration-cement-tooth interface. Materials and Methods: Thirty resin discs were randomly divided into 3 groups (n = 15) and each was luted to another with: resin cement, thermo-modified composite with ultrasonic vibration and thermo-modified composite without ultrasonic vibration. Subsequently, the bonding interface was observed by scanning electron microscopy and measured using Adobe Photoshop CC software. Results: The samples luted with resin cement and thermo-modified composite with ultrasonic vibration present a bonding interface thickness significantly lower than the samples luted with thermo-modified composite without the application of ultrasonic vibration. The thinnest interface was observed in the group where the samples were luted with resin cement. There is no statistical significant difference between the group where the samples were luted with resin cement the group where the samples were luted with thermo-modified composite with ultrasonic vibration. Conclusion: Resin cement and thermo-modified composite with ultrasonic vibration are both good choices as luting agents for indirect restorations, contrary to thermo-modified composite used without ultrasonic vibration.

The objective of this study was to evaluate the displacement of petroleum/diesel solutions, at different concentrations, observing the effect of ultrasonic vibrations in fluids present in porous media to obtain an increase in oil production. The bubbles produced by ultrasound implode asymmetrically in the rock, generating liquid jets with high speed, displacing the oil present in porous media. The oil/diesel solutions were prepared with concentrations ranging from 20 g/L to 720 g/L in oil in relation to diesel and its viscosities were obtained in a Brookfield Rheometer RS2000, with temperature ranging from 25 to 55 °C. After, calculations were performed to obtain the activation energy data for oil/diesel solutions. For oil recovery experiments, cylindrical samples of porous rock (core samples), with resin around the perimeter and its two circular bases free to allow the passage of fluids, were first saturated with 2% KCl solution and after with oil solutions. The results of oil extraction were satisfactory for all studied solutions, being obtained up to 68% partial displacement with saline solution injection. The ultrasound system was used after saline injection, increasing oil displacement, with oil extractions ranging from 63% to 79%. During the experiments, it was observed the warming of core samples, helping to reduce the viscosity of more concentrated systems, and consequently enhancing the percentage of advanced recovery for all studied solutions O objetivo desse trabalho foi avaliar o deslocamento de soluções de petróleo/diesel, em diferentes concentrações, observando o efeito das vibrações ultrassônicas no deslocamento dos fluidos presentes em meio poroso para obter um aumento na produção de petróleo. As bolhas formadas pelo ultrassom implodem na rocha de forma assimétrica, gerando jatos de líquido em alta velocidade, deslocando o óleo do meio poroso. As soluções foram preparadas em concentrações variadas de 20 g/L a 720 g/L em óleo com relação ao solvente diesel e suas viscosidades analisadas em um Reômetro Brookfield RS2000, com intervalos de temperaturas de 25 a 55 °C. Em seguida, foram realizados cálculos para obtenção dos dados de energia de ativação das soluções óleo/diesel. Para a realização dos experimentos de recuperação de petróleo foram utilizadas amostras de rochas porosas cilíndricas (plugs) resinadas na lateral deixando as extremidades livres para a transposição dos fluidos até a saturação, inicialmente com solução de KCl (2%) e posteriormente com as soluções de petróleo. Foram obtidos resultados satisfatórios da extração para todas as soluções estudadas, obtendo-se um deslocamento parcial por meio de injeção salina de até 68%. Após este estudo foi utilizado o sistema de ultrassom, que ajudou ainda mais no deslocamento final, obtendo-se extrações que variaram entre 63% e 79% de petróleo. Durante os experimentos ocorreu um aquecimento nos plugs, que auxiliou na diminuição da viscosidade dos sistemas mais concentrados, e consequentemente aumentou os percentuais de recuperação avançada para todas as soluções estudadas