Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Os aÃos Fe-Cr-Mo sÃo amplamente usados em tubulaÃÃes e componentes que estÃo constantemente sujeitos a processos de degradaÃÃo nas indÃstrias petroquÃmicas. A exposiÃÃo desses aÃos em ambientes agressivos por um perÃodo prolongado quando submetidos a elevadas temperaturas tem como consequÃncias alteraÃÃes microestruturais, precipitaÃÃes na forma de carbonetos que atuam nos aÃos afetando sua resistÃncia a fluÃncia e a corrosÃo. Os aÃos Fe-Cr-Mo possuem propriedades ferromagnÃticas que podem ser exploradas com o objetivo de fornecer informaÃÃes sobre essas alteraÃÃes microestruturais. Nesse trabalho foram analisadas as propriedades magnÃticas das ligas Fe-9Cr-XMo (X = 1%, 5%, 7% e 9%) e a relaÃÃo dessas propriedades com a formaÃÃo de precipitados. Para isso as amostras foram submetidas a tratamentos tÃrmicos de solubilizaÃÃo (com exceÃÃo da liga contendo 1% de Mo) e envelhecimento. As anÃlises das propriedades magnÃticas foram feitas usando ciclos de histerese obtidos pela tÃcnica de magnetometria de amostra vibrante. Os parÃmetros magnÃticos analisados foram o campo coercivo, a magnetizaÃÃo residual e a magnetizaÃÃo de saturaÃÃo. A anÃlise dos precipitados foi feita usando micrografias obtidas por microscopia eletrÃnica de varredura e espectros de EDS, alÃm de histogramas obtidos com auxÃlio do software ImageJ que mostram a distribuiÃÃo e o tamanho mÃdio de precipitados. Os resultados obtidos permitem concluir que existe uma relaÃÃo entre a distribuiÃÃo e tamanho mÃdio dos precipitados com o campo coercivo. Em geral, o aumento na densidade de precipitados contribui de forma significativa para o aumento na dureza magnÃtica do material, esse mecanismo està relacionado a um processo de ancoragem das paredes de domÃnio magnÃtico. A magnetizaÃÃo de saturaÃÃo à afetada tanto pela formaÃÃo de precipitados quanto pelo teor de molibdÃnio na liga. / Cr-Mo steels are widely used in pipes and components constantly subjected to degradation processes in the petrochemical industries. The exposure of these steels in harsh environments for extended periods when subjected to elevated temperatures lead to microstructural changes, such as carbide precipitation which affect its creep and corrosion resistance. Fe-Cr-Mo steels have ferromagnetic properties that can be investigated in order to provide information on these microstructural changes. In this work we analyzed the magnetic properties of Fe-9Cr-Xmo (X = 1%, 5%, 7% and 9%) alloys and the relation between these properties and related to the formation of precipitates. For this, the samples were first subjected to solution heat treatments (except alloy containing 1% Mo) and then aged. The analysis of the magnetic properties was carried out by hysteresis loops obtained by vibrating sample magnetometry. The magnetic parameters analyzed were the coercive field, the residual magnetization and the saturation magnetization. The precipitates were analyzed by scanning electron microscopy and EDS spectra, and their distribution and average size were calculated through histograms obtained by the ImageJ software. The results indicate that the distribution and average size of the precipitates are related to the coercive field. In general, the increase in the density of precipitates contributes signicantly to the increase in the magnetic hardness of the material. This mechanism is related to a process of pinning the magnetic domain walls. The saturation magnetization is affected both by the formation of precipitates and by the molybdenum content in the alloy.

A ideia de transferência de spin, como forma de controle da magnetização, foi introduzida independentemente por Slonczewski e por Berger em 1996. Desde então, esse efeito tem sido alvo de inúmeras pesquisas, em especial pela possibilidade de aplicações em memorias magnéticas não voláteis e em osciladores de alta frequência. Devido _a complexidade do problema, a grande maioria das pesquisas teóricas sobre o assunto _e baseada em resultados numéricos. Porém, esses métodos podem dificultar a visualização das influências individuais dos diferentes termos envolvidos. Para isso, seria melhor a utilização de métodos analíticos, o que nos motiva a buscar por esses resultados. Nesse trabalho, apresentamos uma revisão sobre a teoria básica do efeito de transferência de spin e da dinâmica da magnetização. São revistas as principais equações que descrevem o comportamento da magnetização, as equações de Landau-Lifshitz e de Landau-Lifshitz-Gilbert, e comparadas suas componentes quando da inclusão do termo de transferência, analisando a melhor forma de incluir esse termo. É destacada a contribuição dada pelo termo de transferência na frequência de precessão da magnetização, que aparece ao se utilizar a equação de Landau-Lifshitz-Gilbert. Após essa revisão dos conceitos base, são buscadas soluções analíticas para a dinâmica da magnetização da camada livre de um sistema nanopilar em tricamada. Quatro casos são analisados: primeiro um sistema sem anisotropias e sem a inclusão do campo de Oersted, no segundo caso é incluído um termo de anisotropia e no terceiro novamente um sistema sem anisotropias, mas com a inclusão do campo de Oersted. Todas essas análises são feitas em uma aproximação de macrospin. Por último, uma aproximação de microspin com campo de Oersted. Nos três primeiros casos, é possível obter resultados analíticos e simular os resultados. São estimados o tempo de reversão e a frequência de precessão estável. / The idea of spin transfer as a way to control magnetization was introduced independently by Slonczewski and Berger in 1996. Since then, this e ect has been the subject of numerous studies, especially for potential applications in nonvolatile magnetic memories and high-frequency oscillators. Due to the complexity of the problem, the vast majority of theoretical research on this subject is based on numerical results. However, these methods might not display the in uences of individual terms involved. For this, it would be better to use analytical methods, which motivates us to search for these results. In this paper, we review the basic theory of spin transfer e ect and of magnetization dynamics. We review the main equations that describe the behavior of magnetization, the Landau-Lifshitz and Landau-Lifshitz-Gilbert equations, and compare its components when inserting the spin torque term, analyzing the best way to include this term. The contribution of spin transfer on magnetization precession frequency, which appears when using the Landau-Lifshitz- Gilbert equation, is emphasized. After this review of basic concepts, analytical solutions for magnetization dynamics of the free layer in a tri-layer nanopillar are searched. Four cases are analyzed: rst a system without anisotropy and without the inclusion of the Oersted eld, in the second case an anisotropy term is considered and in the third case, again a system without anisotropy, but with the inclusion of Oersted eld. All these analisys are done in a macrospin approximation. Finally, a microspin approach including Oersted eld. In the rst three cases, it is possible to obtain analytical results and simulate these results. Reversal time and stable precession frequency values are estimated.

The ferrites are a wide class of ferrimagnetic materials with great technological importance and are studied extensively for many decades. Their remarkable magnetic characteristics make it an element often used in induction transformers by his high magnetic permeability, high values of saturation magnetization and low coercivity, resulting in smaller losses in their hysteresis loops. In this work were characterized pure nickel ferrite (NiFe2O4), a soft magnetic material where the magnetic properties depend on the nature of the ions, their charges and their distribution among the tetrahedral and octahedral sites. Heat treatment and sintering time were emphasized. In order to improve one of the most important parameters for such an application, the saturation magnetization, new samples were doped with zinc at various concentrations (Ni1-xZnxFe2O4). Two new series were prepared starting from the higher value of the previous series (Ni0,6Zn0,4Fe2O4) with two new doping, indium and gadolinium. Finally, the values of saturation magnetization and initial permeability could be compared with samples of commercial cores, showing the potential of the compound to be used as the core of magnetic induction. / As ferritas formam uma ampla classe de materiais ferrimagnéticos com grande importância tecnológica e têm sido estudadas exaustivamente ao longo de décadas. Suas notáveis características magnéticas as tornam um elemento frequentemente utilizado em transformadores de indução por sua alta permeabilidade magnética, altos valores de magnetização de saturação e baixa coercividade, resultando em perdas menores observadas em seus ciclos de histerese. Neste trabalho foram caracterizadas ferritas de níquel pura (NiFe2O4), um material magnético mole onde as propriedades magnéticas dependem da natureza dos íons, suas cargas e sua distribuição entre os sítios tetraédricos e octaédricos. Nessa fase o tratamento térmico e o tempo de sinterização tiveram ênfase. A fim de melhorar um dos parâmetros mais importantes para tal aplicação, a magnetização de saturação, foram feitas novas amostras dopadas com zinco em várias concentrações (Ni1-xZnxFe2O4). Duas novas séries foram preparadas partindo-se do maior valor da série anterior (Ni0,6Zn0,4Fe2O4) com dois novos dopantes, o índio e o gadolínio. Finalmente, os valores de magnetização de saturação e permeabilidade inicial puderam ser comparados com amostras de núcleos comerciais, evidenciando a potencialidade do composto em ser utilizado como núcleo de indução magnética.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This study describes two families of transition metal oxides (OMT). Because of its potential and diversity of physical properties, the OMT are promising candidates for technological applications. In contrast, physically understand the complex relationship of these properties has been the main challenge of the research in this area. One of the families that was studied in this work are composed of Ruddlesden Popper type (RP), nickel base, of formula Lan+1NinO3n+1. The RP oxides have become more popular in the decade of 80, when it was discovered that a compound of this family, the La2CuO4− can become superconductive when appropriately doped. Another important property associated with the RP oxides is the colossal magnetoresistance, observed in the manganese-based compounds, such as Ca3−xLaxMn2O7. Another family of OMT studied in this work are the compounds garnets type of formula R3Fe5O12 (Where R is rare earth element or Y). This family is known to be rich in physical properties, especially magnetic, The magnetism of these compounds is associated mainly with the ferrimagnetic interaction between ions of Fe3+ in octahedral and tetrahedral coordination. The magnetic moment resulting from interactions of the Fe3+ can orient yourself antiferromagnetic with the network ion R, if it is a rare earth magnetic. A property that has been strongly investigated in compounds garnets is the magnetocaloric effect (EMC). This effect, which tracks the magnetic transitions, is more relevant and meaningful in compounds that are promising candidates for use in magnetic refrigeration. To investigate some of the physical properties of these systems were synthesized compounds (Dy, Y)3Fe3Al2O12 and Lan+1(Ni1−xZnx)nO3n+1 (n = 1, 2, 3 e 0 ≤ x ≤ 0.5). To synthesize the samples used two methods, combustion reaction (RC) and coprecipitation (CP). Both methods have proven effective for obtaining samples with the desired phase. The technique of X-ray diffraction, together with the Rieteveld refinement method was used to extract crystallographic information of the synthesized compounds. Morphological information of samples, such as size, shape and distribution of particles were investigated by the technique of scanning electron microscopy. The micrographs show that regardless of the synthesis method, the particle shape is not well defined and the size distribution is inhomogeneous. Some samples of garnets type, synthesized by CP, have particle size in the nanoscale. Some compounds were characterized by electrical resistivity measurements as a function of temperature, where it was found that the series La2Ni1−xZnxO4 it has semiconducting properties in the temperature range from 10 KM to 300 K. The magnetic properties were investigated by magnetization measurements as a function of temperature and magnetic field, where it was found that the magnetism of both systems is affected by the inclusion of non-magnetic ions. EMC was investigated in two samples of garnets type, the data were obtained from the magnetization as a function of temperature and it was found that the aluminum insert in the structure, replacing the iron, decreased temperature magnetic transition, but also reduced the intensity EMC. / Neste trabalho estudamos duas fam´ılias de ´oxidos de metais de transi¸c˜ao (OMT). Devido ao seu potencial e diversidade de propriedades f´ısicas, os OMT s˜ao promissores candidatos a aplica¸c˜oes tecnol´ogicas. Em contrapartida, compreender fisicamente a complexa rela¸c˜ao destas propriedades tem sido o principal desafio das pesquisas desta ´area.Uma das fam´ılias que estudamos neste trabalho s˜ao compostos do tipo Ruddlesden Popper (RP) a base de n´ıquel, com f´ormula Lan+1NinO3n+1. Os ´oxidos RP tornaram-se mais conhecidos na d´ecada de 80, quando foi descoberto que um composto desta fam´ılia, o La2CuO4− , pode se tornar supercondutor quando apropriadamente dopado. Outra importante propriedade associada com os ´oxidos RP ´e a magnetorresistˆencia colossal, observada em compostos a base de manganˆes, a exemplo do Ca3−xLaxMn2O7. Outra fam´ılia de OMT estudada neste trabalho s˜ao compostos tipo garnets de f´ormula R3Fe5O12 (onde R ´e um elemento terra rara ou Y). Essa fam´ılia ´e conhecida por sua riqueza de propriedades f´ısicas, especialmente magn´eticas. O magnetismo destes compostos est´a associado, principalmente, com a intera¸c˜ao ferrimagn´etica entre os ´ıons de Fe3+ em coordena ¸c˜ao octa´edrica e tetra´edrica. O momento magn´etico resultante das intera¸c˜oes do Fe3+ pode se orientar antiferromagneticamente com a rede do ´ıon R, se ele for um terra rara magn´etico. Uma propriedade que vem sendo investigada nos compostos garnets ´e o efeito magnetocal´orico (EMC). Este efeito, que acompanha as transi¸c˜oes magn´eticas, ´e mais relevante e significativo em compostos que s˜ao promissores candidatos a aplica¸c˜ao em refrigera¸c˜ao magn´etica. Para investigar algumas das propriedades f´ısicas destes sistemas, foram sintetizados compostos (Dy, Y)3Fe3Al2O12 e Lan+1(Ni1−xZnx)nO3n+1 (n = 1, 2, 3 e 0 ≤ x ≤ 0.5). Para a s´ıntese das amostras foram utilizados dois m´etodos, rea¸c˜ao de combust˜ao (RC) e coprecipita¸c˜ao (CP). A t´ecnica de difra¸c˜ao de raios X, aliada ao m´etodo de refinamento Rieteveld, foi utilizada para extrair informa¸c˜oes cristalogr´aficas dos compostos sintetizados. Informa¸c˜oes sobre morfologia das amostras, como tamanho, forma e distribui¸c˜ao das part´ıculas, foram investigadas pela t´ecnica de microscopia eletrˆonica de varredura. As micrografias revelam que independentemente do m´etodo de s´ıntese a forma das part´ıculas n˜ao ´e bem definida e a distribui¸c˜ao de tamanhos n˜ao ´e homogˆenea. Algumas amostras do tipo garnets, sintetizadas por CP, tˆem part´ıculas de tamanho na escala nanom´etrica. Alguns compostos foram caracterizados por medidas de resistividade el´etrica em fun¸c˜ao da temperatura, em que se verificou que a s´erie La2Ni1−xZnxO4 tem propriedades semicondutoras no intervalo t´ermico de 10 K a 300 K. As propriedades magn´eticas foram investigadas por medidas de magnetiza¸c˜ao em fun¸c˜ao da temperatura e do campo magn´etico, em que se verificou que o magnetismo de ambos os sistemas ´e afetado pela inser¸c˜ao dos ´ıons n˜ao magn´eticos. O EMC foi investigado em duas amostras do tipo garnets, os dados foram obtidos das medidas de magnetiza¸c˜ao em fun¸c˜ao da temperatura e se verificou que a inser¸c˜ao do alum´ınio na estrutura, em substitui¸c˜ao ao ferro, causou uma diminui¸c˜ao na temperatura de transi¸c˜ao magn´etica, por´em tamb´em reduziu a intensidade do EMC.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09675.pdf: 5315534 bytes, checksum: 8697e231fcc0636d3cbf06b636bc5b95 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:38:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05584.pdf: 5406312 bytes, checksum: cdcdc9731d40e83f10b28b342361bb34 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Orientador: Flavio Cesar Guimarães Gandra / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T03:18:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LuzeliMoreirada_D.pdf: 8212807 bytes, checksum: 06293f4d46560e7b837f9cc74d44a027 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho apresentaremos os resultados obtidos com o estudo do efeito magnetocalórico em compostos ferromagnéticos UM2 com M=Ga, Ge, Fe e Ni e nos sistemas U(Gal-xMx)2 e (U1-yRy)Ga2 com M=AI, Ge, Si, Fe, Ni, Co e Pt e R=Dy e Er. No estudo dos compostos ferromagnéticos UM2 observamos que a formação do momento local do U é essencial para um aumento na magnitude das grandezas D S e D T , que caracterizam o efeito magnetocalórico (EMC). Usando uma hamiltoniana de campo cristalino e aproximação de campo médio calculamos as propriedades magnéticas e o EMC do composto UGa2 obtendo boa concordância com os dados experimentais. As simulações mostraram que o campo cristalino tem uma importância fundamental nas propriedades magnéticas do material. No estudo das propriedades estruturais, magnéticas e térmicas do sistema U(Gal-xMx)2 observamos que a inserção de M=A1 induz uma expansão no volume da célula unitária, reforçando o caráter de momento local, o que contribui para o aumento significativo do EMC. Já efeitos de pressão química ou mecânica aumentam a temperatura de ordenamento ferromagnético (Tc) ao mesmo tempo em que contribuem para reduzir o momento do U, desfavorecendo o EMC.Por outro lado, as propriedades eletrônicas do material dopante, como no caso dos 3d (Ni, Fe e Co ), podem interferir na interação de troca entre íons magnéticos, enfraquecendo o campo interno. A comparação direta entre os valores absolutos do EMC do U com os valores obtidos para Dy, Ho e Er no estudo do sistema RPtGa também confirma o fato de que a magnitude do efeito magnetocalórico depende fortemente do momento do íon magnético. Além disto, a exemplo do que foi observado com UNiGa, a natureza das transições magnéticas também são parâmetros, importantes e contribuem positivamente para o EMC. No sistema (U1-yRy)Ga2 observamos uma grande redução em Tc (mesmo em altas concentrações de U, y £ 0,2) e mudanças nas características do ordenamento magnético que, possivelmente, são consequencias de efeitos de diluição. A competição entre interações U-U, R-R e possíveis interações U-R induzem a formação do estado de vidro de spin em U0,2Dy0,8Ga2. A inserção de altas concentrações de Dy e Er (y ³ 0,5) aumentam o momento magnético da amostra em 70kOe e contribuem para um aumento do EMC em baixas temperaturas (T<30K). Já concentrações menores (y ~ 0,2) mostram um pico alargado em D S, similar ao obtido em compósitos / Abstract: In this work we study the magnetocaloric effect in UM2 (M=Ga, Ge, Fe, Ni), U(Gal-xMx)2 and (Ul-yRy)Ga2 (M=AI, Ge, Si, Fe, Ni, Co, Pt and R=Dy, Er) which are ferromagnetic systems. The formation of the local moment in the UM2 ferromagnetic compound is important to obtain larger values for D S and D T. We calculated the magnetic properties and the EMC for UGa2 compound using crystal field and mean field approximations. The calculated curves show good agreement with the experimental data. Our calculations show that the crystal field is of fundamental importance on the magnetic properties ofthe material. Measurements of the structural, magnetic and thermal properties of U(Gal-xMx)2 shows that the introduction of a reduced quantity of AI induce a small expansion of the unit cell volume and contributes to the increase of the U local moment and to an enhance the EMC, whereas chemical or mechanical pressures increase Tc and reduce the U moment, weakening the EMC. On the other hand, the electronic properties of the dopant material, such as 3d ions (Ni, Fe and Co ), can interfere in the exchange interaction between the magnetic ions attenuating the intemal field. The values of EMC obtained for RPtGa (R= Dy, Ho, Er and U) compounds also confirm the fact that the magnitude of magnetocaloric effect ( DS and D T values) is related with the magnitude of magnetic moment of ion. Also, as observed in UNiGa, the character of magnetic transitions is an important parameter and contributes positively to the EMC. The results for the (Ul-yRy)Ga2 series shows a faster decrease of Tc (even at the U saide, y £ 0,2) with changes on the magnetic ordering characteristic. The probable competition between U-U, R-R and U-R interactions induce the spin glass behavior in U0,2Dy0,8Ga2. For high Dy and Er concentrations (y ³ 0,5) the magnetic moment at 70 kOe is increased and contribute to enhance the EMC at low temperatures (T <30K). The results obtained for the substitution of small quantities of Dy and Er (y ~0,2) showa large D S peak, similar to a composite sample / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Orientadores: Marcelo Knobel, Daniela Zanchet / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T12:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ElvisLirada_M.pdf: 8983880 bytes, checksum: 9cf84b0bedd17ff35f94bf813d128441 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Os arranjos de nanofios magnéticos tem atraído um interesse considerável da comunidade científica, motivado principalmente pela sua utilização como sistemas-modelo e na possível aplicação em mídias magnéticas de alta densidade de informação. O comportamento magnético macroscópico desses sistemas é fortemente dependente das anisotropias magnéticas efetivas (determinadas principalmente pelas contribuições das anisotropias de forma, magnetocristalina e magnetoelástica). Neste trabalho realizamos um estudo completo das propriedades magnéticas de nanofios magnéticos de Ni e Co, variando o comprimento dos nanofios e a temperatura das amostras. Os nanofios são obtidos por eletrodeposição em nanoporos de membranas de alumina preparadas por um duplo processo de anodização em substratos de alumínio. A caracterização estrutural dos nanofios foi feita por microscopia eletrônica de varredura de alta resolução e microscopia de força magnética e revela que os arranjos de nanofios estão organizados em uma rede hexagonal onde possuem diametros de aproximadamente 35 nm e a distância entre os nanofios de aproximadamente 105 nm. O comprimento dos nanofios varia de aproximadamente 560 nm até 2250 nm. Observamos uma mudança do eixo fácil de magnetização da direção paralela ao eixo dos nanofios na temperatura ambiente para direção perpendicular ao eixo dos nanofios em baixas temperaturas. Analisamos a dependência da remanência reduzida e da coercividade em relação à temperatura e verificamos que as amostras apresentam uma temperatura de cruzamento entre as remanências reduzidas com campo aplicado paralela e perpendicularmente ao eixo dos nanofios, que varia de acordo com o comprimento dos nanofios. Interpretamos nossos resultados em termos de uma competição entre a anisotropia de forma, que tende orientar a magnetização na direção paralela ao eixo dos nanofios, e uma anisotropia dependente da temperatura, que tenta alinhar a magnetizaçao na direção perpendicular ao eixo dos nanofios. O mecanismo utilizado para tentar explicar de maneira qualitativa os resultados que observamos, ao diminuirmos a temperatura da amostra, origina-se da tensão provocada pela alumina sobre os nanofios, em decorrência dos diferentes coeficientes de expansão térmica desses materiais, que induz uma anisotropia magnetoelástica perpendicular ao eixo dos nanofios / Abstract: Arrays of magnetic nanowires have attracted considerable interest, mainly motivated by their use as model systems and by possible applications in high-density magnetic information storage. The macroscopic magnetic behavior of such systems is strongly dependent on the effective magnetic anisotropy (mainly determined by shape and crystalline contributions). In this work, we carry out a systematic study of the magnetic properties on highly-ordered magnetic arrays of Co and Ni nanowires as functions of length of the nanowires and temperature. Nanowires were obtained by electrodeposition into nanopores of alumina membranes prepared by a two-step anodization process from pure aluminium. Structural studies were performed by high resolution scanning electron microscopy and magnetic force microscopy. The images revealed uniform arrays of nanowires with diameter of 35 nm, and with hexagonal symmetry arrangement with lattice constant (or inter-nanowire distance) of 105 nm. The nanowires length varies between 560 nm and 2250 nm. We observed a change in the magnetic easy axis from parallel to the axis wires at room temperature to transverse to the wire axis at low temperatures. We analysed the temperature dependence of the reduced remanence and coercive field we verified that the samples present a crossover temperature of reduced remanence with magnetic field applied both perpendicular and parallel to the nanowires axis that varies with nanowires length. We interpreted our results in terms of a competition between the shape anisotropy of the wires, which tends to align the magnetization along the wires axis and the temperature dependent magnetic anisotropy, which tends to orient the magnetization transverse to the wires axis. The mechanism which can qualitatively explain the observed results as a function of temperature is an induced anisotropy of magnetoelastic origin transversal to the nanowires axis, caused by strains and stresses, due to the different thermal expansion coefficient of nanowires and the alumina matrix, respectively / Mestrado / Materiais Magneticos e Propriedades Magneticas / Mestre em Física

Atualmente, o desenvolvimento de nanopartículas (NPs) magnéticas vem recebendo muito interesse da comunidade científica, devido à versatilidade de aplicações, principalmente em biomedicina como diagnóstico e terapia. Para tais aplicações e desejável que as NPs apresentem comportamento superparamagnético e alta magnetização de saturação (Ms). Neste contexto, existe preferência pela utilização de NPs de óxidos de ferro (maghemita e magnetita), devido à baixa toxicidade destes, quando comparadas com as NPs metálicas. No entanto, esses materiais apresentam baixo valor de Ms, o que pelo menos limita suas aplicações. Assim, no presente trabalho foi estudados diversos métodos de obtenção de NPs magnéticas com alto valores de Ms. Desta forma, neste trabalho foram obtidas nanopartículas de carbeto de ferro com alta magnetização de saturação (Ms &asymp; 121 emu g-1) via processo de decomposição térmica e com tamanho em torno de 9 nm. Ainda, na tentativa de se obter NPs de ferro metálico, foram modificados diferentes parâmetros de síntese (temperatura de reação, tempo de reação, surfactantes), ocorrendo na formação de NPs de óxido de ferro na fase magnetita com tamanho em torno de 7,5 nm e comportamento magnético das nanopartículas próximo ao superparamagnético com Ms &asymp; 40 emu g-1. Apesar de não ter sido possível verificar a formação de ferro metálico, os materiais obtidos, principalmente o carbeto de ferro, se mostraram promissores para a aplicação em biomedicina. / Magnetic nanoparticles have received great attention, due to their several applications possibilities such as diagnostic and therapy in biomedicine. For these applications are required nanoparticles with superparamagnetic behavior and high saturation magnetization (Ms). In this context, iron oxides (magnetite and maghemite) have been used because of lower toxicity than metallic nanoparticles. However, these materials show lower Ms than metallic magnetic nanoparticles that affect these applications. In this way, we studied several synthetic routes in order to high Ms values. Thereby, we obtained iron carbide nanoparticles with high magnetization (Ms = 121 emu.g-1) and controlled size (around 9 nm) using thermal decomposition process. Furthermore, in order to obtain metallic iron nanoparticles, magnetite nanoparticles were obtained with controlled size around 7,5 nm and superparamagnetic behavior with Ms = 40 emu.g-1. Besides metallic iron nanoparticles have not been obtained, iron carbide nanoparticles showed high magnetization and show promising for biomedical applications.

Os aços ferrítico-martensíticos de atividade radioativa reduzida (RAFM, do inglês \"Reduced Activation Ferritic Martensitic\"), são um dos principais candidatos a materiais estruturais para os futuros reatores de fusão nuclear ITER (acrônimo de \"International Thermonuclear Experimental Reactor\") e DEMO (futuro reator de fusão nuclear de demonstração nas quais os materiais utilizados para sua construção dependem dos resultados obtidos no reator experimental ITER, cujo início das operações é previsto para 2020). A designação Eurofer-97 corresponde a um aço RAFM desenvolvido pela União Européia com composição nominal 9Cr -1,1W - 0,125Ta - 0,25V - 0,105C - 0,6Mn - 0,036 N (% em peso) visando aplicações no reator ITER. O material para esse estudo foi cedido pelo KIT (Karlsruhe Institut für Technologie - Alemanha), após laminação a quente e revenimento em 760ºC. Em seguida, o material foi laminado a frio (redução de 80%) e tratado em duas diferentes temperaturas no campo austenítico (1050º e 1150ºC) por 30 min, seguido de resfriamento ao ar. Após o tratamento térmico de têmpera, o material foi submetido a diversos revenimentos por 2 h cada em diversas temperaturas até 800ºC. As amostras obtidas foram caracterizadas por meio de microscopia eletrônica de varredura, medidas de microdureza, magnetização e resistividade elétrica. Simulações termodinâmicas foram também realizadas para a previsão das fases presentes no material em função da temperatura. Para revenimentos em ? 500oC ocorreu um ligeiro aumento na microdureza do aço Eurofer-97, seguido por um amolecimento significativo do material para revenimentos realizados em mais altas temperaturas. A mesma tendência foi observada para a resistividade elétrica. O campo coercivo também apresentou uma forte queda para revenimentos realizados em temperaturas maiores que ?550oC. Esses resultados indicaram que o início da precipitação de nitretos e carbonetos no aço Eurofer-97 ocorre por volta de 500oC. Para revenimentos em temperaturas mais amenas o campo coercivo e a resistividade elétrica se mostraram mais sensíveis às mudanças microestruturais do material do que as medidas de microdureza. / Reduced-activation ferritic-martensitic (RAFM) steels are promising candidates as structural materials in future fusion power plants as ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) and DEMO (nuclear fusion power plant that is intended to build upon the expected success of the ITER, which is expected becomes operational in 2020). The Eurofer-97 is a RAFM steel developed by the European Union with nominal composition 9Cr -1,1W - 0,125Ta - 0,25V - 0,105C - 0,6Mn - 0,036 N (wt.%). The material for this study was supplied by KIT (Karlsruhe Institut für Technologie - Germany), after hot rolling followed by tempering at 760oC. Next the Eurofer-97 steel was cold rolled (80% reduction) and treated in two different temperatures in the austenitic field (1050º and 1150ºC) by 30 min, followed by air cooling. After quenching the material was tempered for 2 h at several temperatures up to 800ºC. The samples were characterized using scanning electron microscopy, microhardness tests, magnetization and electrical resistivity measurements. Thermodynamical simulations were also performed in order to predict the temperature dependence of the equilibrium phases in the material. For tempering at ?500oC it was observed a slightly increase in the microhardness of the Eurofer-97 steel, followed by pronounced softening for tempering performed at higher temperatures. The same trend was observed for the electrical resistivity. The coercive field also shown a strong decrease for tempering performed at higher temperatures than ?550oC. These results suggested that the beginning of nitrates and carbonates precipitation occurs around 500oC. For tempering performed in mild temperatures the coercive field and electrical resistivity are more sensitive than microhardness measurements to detect the microstructural changes in the investigated material.