Currently standard first order single-point upstream weighting methods are employed in reservoir simulation for integrating the essentially hyperbolic system components. These methods introduce both coordinate-line numerical diffusion (even in 1-D) and cross-wind diffusion into the solution that is grid and geometry dependent. These effects are particularly important when steep fronts and shocks are present and for cases where flow is across grid coordinate lines. In this thesis, families of novel edge-based and cell-based truly multidimensional upwind formulations that upwind in the direction of the wave paths in order to minimise crosswind diffusion are presented for hyperbolic conservation laws on structured and unstructured triangular and quadrilateral grids in two dimensions. Higher resolution as well as higher order multidimensional formulations are also developed for general structured and unstructured grids. The schemes are coupled with existing consistent and efficient continuous CVD (MPFA) Darcy flux approximations. They are formulated using an IMPES (Implicit in Pressure Explicit in Saturation) strategy for solving the coupled elliptic (pressure) and hyperbolic (saturation) system of equations governing the multi-phase multi-component flow in porous media. The new methods are compared with single point upstream weighting for two-phase and three-component two-phase flow problems. The tests arc conducted on both structured and unstructured grids and involve full-tensor coefficient velocity fields in homogeneous and heterogeneous domains. The comparisons demonstrate the benefits of multidimensional and higher order multidimensional schemes in terms of improved front resolution together with significant reduction in cross-wind diffusion.

abstract: The study of deflagration to detonation transition (DDT) in explosives is of prime importance with regards to insensitive munitions (IM). Critical damage owing to thermal or shock stimuli could translate to significant loss of life and material. The present study models detonation and deflagration of a commonly used granular explosive: cyclotetramethylene-tetranitramine, HMX. A robust literature review is followed by computational modeling of gas gun and DDT tube test data using the Sandia National Lab three-dimensional multi-material Eulerian hydrocode CTH. This dissertation proposes new computational practices and models that aid in predicting shock stimulus IM response. CTH was first used to model experimental data sets of DDT tubes from both Naval Surface Weapons Center and Los Alamos National Laboratory which were initiated by pyrogenic material and a piston, respectively. Analytical verification was performed, where possible, for detonation via empirical based equations at the Chapman Jouguet state with errors below 2.1%, and deflagration via pressure dependent burn rate equations. CTH simulations include inert, history variable reactive burn and Arrhenius models. The results are in excellent agreement with published HMX detonation velocities. Novel additions include accurate simulation of the pyrogenic material BKNO3 and the inclusion of porosity in energetic materials. The treatment of compaction is especially important in modeling precursory hotspots, caused by hydrodynamic collapse of void regions or grain interactions, prior to DDT of granular explosives. The CTH compaction model of HMX was verified within 11% error via a five pronged validation approach using gas gun data and employed use of a newly generated set of P-α parameters for granular HMX in a Mie-Gruneisen Equation of State. Next, the additions of compaction were extended to a volumetric surface burning model of HMX and compare well to a set of empirical burn rates. Lastly, the compendium of detonation and deflagration models was applied to the aforementioned DDT tubes and demonstrate working functionalities of all models, albeit at the expense of significant computational resources. A robust hydrocode methodology is proposed to make use of the deflagration, compaction and detonation models as a means to predict IM response to shock stimulus of granular explosive materials. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Aerospace Engineering 2015

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AldoNB.pdf: 3131669 bytes, checksum: a469d65770b09c49837e4f01097e9f91 (MD5) Previous issue date: 2007-06-02 / The electric can be converted into thermal, luminous, electromagnetic, and also in mechanical energy. In this context the electric engines plays a fundamental role, specially that they work very below of its nominal capacity, with consequent decrease load density. In industrial environment, these characteristics of work of DC engines had also generated an extreme consumption of coal brushs and attack in the commutator reducing the useful life of the engine and increasing maintenance demand and cost. The general objective of the present work is to study the influence of the granulometry of the coal brush used in DC engines with the resistance to the consumption of the same ones, as well as in the performance presented by the commutator of the engine. Additionally, determining the measurable and not measurable profits when the brush used is adjusted to the application. The brushes had been produced by an industry of the sector and tested in industrial environment to evaluate their performance and consumption. Preliminary results evidence a substantial improvement in the performance of these brushes in function of its microstructure and the application in which it is used / A energia el?trica pode ser reconvertida em energia t?rmica, luminosa, eletromagn?tica, e tamb?m em energia mec?nica. Neste contexto os motores el?tricos desempenham papel fundamental, em espec?fico os motores el?tricos de corrente continua que trabalham muito abaixo da sua capacidade nominal, com conseq?ente baixa densidade de carga. Em ambiente industrial, estas caracter?sticas de trabalho dos motores CC geraram um consumo excessivo de escovas de carv?o e tamb?m ataque no comutador, reduzindo a vida ?til do motor, aumentando as horas de manuten??o e o custo. O objetivo geral do presente trabalho ? caracterizar os diferentes tipos de escovas de grafite utilizados em motores de corrente cont?nua e avaliar seu desempenho em fun??o do processamento a que foi submetido durante sua fabrica??o, assim como determinar os ganhos mensur?veis e n?o mensur?veis quando a escova utilizada ? a mais adequada ? aplica??o. As escovas foram produzidas por ind?strias do setor e testadas em ambiente industrial, quanto ao seu desempenho e desgaste. Resultados preliminares evidenciam uma substancial altera??o no desempenho destas escovas e no seu desgaste em fun??o da sua microestrutura e da aplica??o na qual ? utilizada

Arenitos do Cretáceo Superior da Bacia de Santos correspondem aos principais reservatórios clásticos de hidrocarbonetos da bacia, localizada na margem leste brasileira. Alguns desses arenitos exibem porosidades anormalmente altas, considerando suas atuais profundidades maiores que 4000 m. A preservação da porosidade nesses arenitos, assim como em diversos outros reservatórios clásticos profundos vem sendo atribuída à inibição da cimentação por crescimentos de quartzo e da dissolução por pressão exercida por franjas e cutículas de clorita autigênica. Por esse motivo, o estudo da distribuição espacial e temporal das cloritas, assim como de seus hábitos, relações paragenéticas e condições genéticas, é de grande importância. Os arenitos cretácicos de Santos são arcósios e arcósios líticos, ricos em fragmentos de rochas vulcânicas (FRV). Clorita é o constituinte diagenético mais abundante, ocorrendo principalmente como franjas e cutículas cobrindo os grãos (pore-lining), rosetas preenchendo parcialmente os poros e agregados microcristalinos substituindo grãos. A precipitação de clorita foi favorecida pela presença de cutículas eogenéticas de argila esmectítica, que foram parcialmente preservadas ao longo de contatos intergranulares apertados. Além disso, a composição primária dos arenitos exerceu um controle fundamental na autigênese das cloritas. O enriquecimento de clorita nos arenitos arcósios líticos, ricos em FRV, sugere que esses grãos são uma significativa fonte de íons de Fe e Mg para a precipitação de clorita nesses arenitos. Além dos FRV, minerais pesados instáveis, biotita e intraclastos lamosos atuaram como fonte e/ou substrato para a autigênese da clorita. Adicionalmente à composição primária, a história térmica e de soterramento, assim como o padrão de fluxo de fluidos, certamente tiveram um papel importante na distribuição da diagênese da clorita e na evolução da qualidade dos reservatórios. Prováveis fontes externas de íons devem ter envolvido as reações de transformações de argilominerais esmectíticos em lutitos associados, e a espessa seção de evaporitos Aptianos. Os diferentes hábitos das cloritas exerceram impacto distinto na qualidade dos reservatórios. Cloritas pore-lining inibiram a cimentação por quartzo, isolando as superfícies dos grãos de quartzo e reduzindo a nucleação de crescimentos secundários, contribuindo assim para a preservação da porosidade. No entanto, franjas e cutículas finas e descontínuas não foram capazes de inibir efetivamente a cimentação por quartzo, enquanto que as muito espessas reduziram severamente a permeabilidade dos reservatórios. Rosetas de clorita, por sua vez, não inibiram a cimentação de quartzo e ainda reduziram a porosidade intergranular. Estudos específicos são necessários para um melhor entendimento dos diferentes processos diagenéticos nos arenitos da Bacia de Santos, assim como de sua distribuição temporal, estratigráfica e espacial, de modo a basear o desenvolvimento de modelos que possam efetivamente contribuir para a redução dos riscos durante a exploração por esses reservatórios. / Upper Cretaceous sandstones from the Santos Basin, eastern Brazilian Margin, correspond to the main clastic hydrocarbon reservoirs of the basin. Some of these sandstones show abnormally high porosities, considering their present depths larger than 4000 m. The preservation of porosity in these sandstones, as in other deep clastic reservoirs, has been ascribed to the inhibition of quartz overgrowth cementation and pressure dissolution by rims and coatings of authigenic chlorite. Therefore, the study of the space and time distribution of the chlorites, as well as of their habits, paragenetic relations and genetic conditions, is of great importance. Santos cretaceous sandstones are arkoses and lithic arkoses, rich in volcanic rock fragments (VRF). Chlorite is the most abundant diagenetic constituent, occurring mostly as rims and coatings covering the grains (pore-lining), as rosettes partially filling the pores, and as grain-replacive microcrystalline aggregates. Chlorite precipitation was favored by the presence of eogenetic coatings of smectitic clays, which were partially preserved along tight intergranular contacts. Besides these, the primary composition of the sandstones exerted a key control in chlorite authigenesis. Chlorite enrichment in the lithic arkoses, rich in VRF, suggests that these grains are significant source of Fe and Mg ions for chlorite precipitation in these sandstones. Besides VRF, unstable heavy minerals, biotite and mud intraclasts acted as source or substrate for chlorite authigenesis. In addition to the primary composition, thermal and burial histories, as also the fluid flow patterns, certainly played an important role in chlorite diagenesis and in the evolution of reservoir quality. Probable external ionic sources must have involved the transformation of smectitic clays in associated mudrocks, and the thick section of Aptian evaporites. The diverse chlorite habits exerted distinct impact on the quality of the reservoirs. Pore-lining chlorites inhibited quartz cementation isolating quartz grains surfaces, reducing the nucleation of overgrowths, thus contributing to porosity preservation. However, thin and discontinuous rims and coatings were not able to effectively inhibit quartz cementation, while those very thick severely decreased the permeability of the reservoirs. In turn, chlorite rosettes have not inhibited quartz cementation, but have reduced intergranular porosity nonetheless. Specific studies are required for a better understanding of the diverse diagenetic processes wthin Santos Basin sandstones, as also of their time, stratigraphic and space distribution, in order to support the development of models that may effectively contribute to the reduction of risks during the exploration for these reservoirs.

Cerâmicas de zircônia estabilizada com ítria são utilizadas na forma densa como eletrólito e na forma porosa como ânodo em células a combustível de óxido sólido. Neste trabalho cerâmicas porosas de zircônia estabilizada com 8 mol% de ítria foram preparadas por meio da adição de diferentes teores de KI, NaCl e grafite como aditivo sacrificial. A remoção térmica do aditivo foi avaliada por meio de análises termogravimétrica, térmica diferencial e dilatométrica. As amostras foram preparadas por meio de mistura, compactação e sinterização a 1400 ºC/2 h. As amostras foram caracterizadas por difração de raios X(DRX) e análise topográfica em microscópio de varredura por sonda e microscópio eletrônico de varredura de superfícies polidas e atacadas para avaliação da distribuição do teor de poros e tamanho médio de grãos. O teor do aditivo residual foi avaliado por fluorescência de raios X (FRX). O comportamento elétrico foi analisado por espectroscopia de impedância (EI) na faixa de frequências 5 Hz-10 MHz entre 300 ºC e 450 ºC. Os resultados de FRX mostram que não há resíduo do aditivo após sinterização. A análise de DRX indica que todas as amostras têm fase única, cúbica tipo fluorita. Os diagramas de impedância mostram que há aumento i) das resistividades elétricas intergranular e intragranular, evidenciando a formação de poros em ambas as regiões, ii) do ângulo de descentralização do semicírculo a baixas frequências, devido ao aumento do grau de heterogeneidade pela presença de poros, e iii) do produto do fator de bloqueio R pelo fator de frequência f, consequência do aumento do teor de poros. Esses resultados estão em concordância com os resultados das análises de microscopia de varredura por sonda e de microscopia eletrônica de varredura. / Dense and porous yttria-stabilized zirconia ceramics are used as electrolytes and anodes, respectively, in solid oxide fuel cells. Porous ZrO2: 8 mol% Y2O3 (8YSZ) were prepared by using NaCl, KI and graphite as sacrificial additives. The thermal removal of the additives was evaluated by thermogravimetry, differential thermal analysis and dilatometry. The samples were prepared by thoroughly mixing 8YSZ to the additives, pressing and sintering at 1400 ºC/2 h. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and by observation of polished and etched surfaces in scanning probe microscope (SPM) and scanning electron microscope (FEG-SEM) to evaluate pore content. The evaluation of the NaCl and KI content was carried out by X-ray fluorescence (XRF) analysis. The electrical behavior was analyzed by impedance spectroscopy (IS) in the 5 Hz-10 MHz frequency range from 300 ºC to 450 ºC. The XRF results show no remaining KI or NaCl in the sintered samples. The XRD patterns show all samples are single cubic fluorite phase. The IS plots show that there is an increase i) of the intergranular and the intragranular electrical resistivity, an indication of bulk and grain boundary pore formation, ii) of the decentralization angle of the grain boundary semicircle in the impedance plots due to increasing heterogeneity of the samples, and iii) of the product of the blocking factor R to the frequency factor f, as a consequence of the increase in pore content. These results are in agreement with the SPM and SEM observations.

Orientador: Simonides Consani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-07-27T10:02:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_PauloHenriquedos_M.pdf: 3739962 bytes, checksum: 4f966540d6526543127025aacad09ae1 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O objetivo deste estudo foi verificar a porosidade interna, a rugosidade de superficie de resinas compostas para restauração em dentes posteriores submetidas a ensaio mecânico de escovação e a eficácia de métodos de recuperação de lisura superficial. Os materiais utilizados foram as resinas compostas específicas para restauração em dentes posteriores: Prodigy Condensável@ (KerrISybron) e Alert@ (JenericlPentron); resinas compostas para utilização em dentes anteriores e posteriores: Z100@ (3M) e Definite@ (Degussa) e o selante de superficie Protect-It@ (JenericlPentron). Para avaliação da rugosidade de superficie, 10 corpos-de-prova de cada material foram confeccionados à temperatura de 23 ::t 1°e e umidade relativa do ar ambiental de 50 ::t 5% , utilizando uma matriz metálica com 2mm de espessura por 4mm de diâmetro. Após 24 horas, foi realizado o polimento dos materiais utilizando o sistema de acabamento e polimento Sof-Lex@ (3M) e uma das superfícies dos corpos-de-prova foi coberta com o selante de superficie e a outra não. Todos os corpos-de-prova foram levados individualmente ao rugosímetro (Surfcorder SE 1700) para verificação da rugosidade inicial das superfícies, antes de serem submetidos a movimentos lineares de escovação, com velocidade de 250 movimentos por minuto, totalizando 30.000 ciclos por superficie, num período de duas horas. Após este período, foi realizada a segunda leitura da rugosidade em todas as superfícies, sendo que, em seguida, uma delas foi recoberta com selante de superfície e a rugosidade foi novamente aferida. Na outra, foram tomadas mais duas leituras da rugosidade, uma após o repolimento e outra após a aplicação do selante. Para a avaliação da porosidade, os corpos-de-prova de cada material foram seccionados com disco de óxido de silício, incluídos em resina acrílica de ativação química, abrasonados com lixas de granulação de magnitude decrescente (200, 400 e 600) e imersos em tinta Nankin (Acrilex) por 12 horas. A quantidade de poros na área seccionada foi verificada com auxilio da lupa estereoscópica Carl-Zeiss (Alemanha), com aumento de 64 vezes e a área percentual foi calculada utilizando o programa Adobe Photoshop versão 4. O. Os resultados foram submetidos à análise de variância e ao teste de Tukey, em nível de 5% de probabilidade. Os resultados mostraram que: (1) houve aumento da rugosidade superficial em todos os compósitos após o ensaio de escovação, à exceção do Prodigy Condensávet<B>; (2) o Alert@ apresentou maior rugosidade superficial dentre as resinas o Alert@ e Definite@, sem promover efeito nos materiais Z1O0@ e Prodigy Condensável@; estudadas; (3) o selante de superficie diminuiu a rugosidade provocada pela escovação para (4) o melhor método de recuperação da lisura superficial após desgaste abrasivo foi o repolimento, podendo associá-Io à aplicação do selante, especialmente para o Alert@ e (5) a maior porosidade foi obtida para o Alert@, seguido pelo Prodigy Condensável@, quando comparados com o Definite@ e Z100@ / Abstract: The aim of this study was to verify the internal porosity, the surface roughness of posterior composite resins submitted on mechanical toothbrushing and the efficency of methods for superficial smoothness recuperation. The materials evaluated were two posterior composite resms: Prodigy Condensable@ (Kerr/Sybron) and Alert@ (Jeneric/Pentron); two universal composite resins: Z100@ (3M) and Definite@ (Degussa) and the surface penetrating sealant Protect-It@ (Jeneric/Pentron). For the measurement of surface rourghness, ten specimens of each material were made at 23 :t 1°C of room temperature and 50 :t 5% of relative humidity, using metallic matrice (2mm in height, 4mm in diameter). After 24 hours, the specimens were polished using Sof-Lex system@ (3M) and one of the surfaces was covered with the surface sealant. AlI the specimens were taken to the rugosimeter (Surfcorder SE 1700) to examine the initial surface roughness, before the mechanical toothbrushing at constant speed of 250 strokes per minute, during 2 hours, totalizing 30.000 cyc1es. The surface roughness was then measured one more time, one of the surfaces was recovered with the surface sealant and this surface was examined again. On the other surface, two more measurements were made, one after the repolishing and other after the surface sealant application. For evaluation of porosity, the specimens were _cut with silicon disc, inc1uded in chemical acrillic resin, abrasioned with sandpapers (200, 400 and 600) and immersed in Nankin corant (Acrilex) for 12 hours. The porosity was quantified in a stereoscopic microscopy Carl-Zeiss (Germany), with 64 x of magnification, and the percentual area was calculated using the Adobe Photoshop 4.0 programo The results were subject to analysis of variance and to Tukey' s test at 5% significant leveI and showed that: (1) the roughness surface increased in all of the materiais after the mechanical toothbrushing, except Prodigy Condensable@; (2) Alert@ showed the most roughness surface; (3) the surface penetrating sea1ant decreased the roughness after the mechanical toothbrushing for Alert@ and Definite@ without any effect for Z1O0@ and Prodigy Condensable@; (4) the best method for superficial smoothness recuperation after abrasion specia11y for the Alert@; (5) Alert@ showed the most porosity, followed by Prodigy was the repolishing, which can be associated with the application of surface sealant, Condensable@, when compared with Definite@ and ZlOO@ / Mestrado / Mestre em Materiais Dentários

O interesse crescente no desenvolvimento de biomateriais com superfície porosa para aplicações dentárias decorre do suporte propicio ao crescimento do tecido ósseo, aumentando a adesão entre o tecido e material, favorecendo a osteointegração. O titânio pode ser considerado um ótimo material para implantes dentários, pela sua excelente biocompatibilidade, elevada resistência à corrosão e combinação de alta resistência com baixa densidade. Contudo, a alta reatividade do metal no estado líquido acaba dificultando a fabricação de implantes por fundição, sendo a metalurgia do pó composta por técnicas que permitem a obtenção de peças em temperaturas menores de processamento (estado sólido) e com módulo elástico próximo ao do tecido ósseo. O objetivo deste trabalho foi avaliar amostras porosas obtidas pela Metalurgia do Pó (MP) convencional. Inicialmente o pó de titânio comercialmente puro (Ti-cp) obtido pelo processo de hidretação-dehidretação (HDH), foi compactado em matriz uniaxial e sinterizado a vácuo em duas temperaturas,1100 e 1150°C/1h. As amostras sinterizadas foram caracterizadas quanto à densidade, porosidade, microestrutura ( microscopia óptica - MO e microscopia eletrônica de varredura - MEV), fases cristalinas (difração de raios - X - DRX), propriedades mecânicas (microdureza e ensaio de flexão em três pontos), comportamento eletroquímico (potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica e polarização anódica) e o ensaio de imersão foram empregados nas amostras obtidas por (MP) e no titânio fundido. Os resultados indicaram morfologia angular, distribuição granulométrica com média de 45 &mu;m, além de densidade aparente e escoabilidade baixas. Foram obtidas amostras com porosidade de aproximadamente 33% e poros interligados dentro de uma faixa de tamanho de 110 140 &mu;m. As análises por MEV e DRX das amostras sinterizadas indicaram a presença de fase &alpha; e poros. As amostras sinterizadas a 1150°C revelaram melhor comportamento mecânico em relação as amsotras sinterizadas a 1100°C. As análises eletroquímicas indicaram a elevada resistência a corrosão do titânio fundido, seguida pela amostra sinterizada 1100°C e finalmente das sinterizadas a 1150°C, quando imersas em solução da saliva artificial. O EDS foi executado para verificar a deposição de elementos na superfície. Testes de citotoxicidade demonstraram que o pó e as amostras sinterizadas não apresentaram qualquer efeito tóxico em culturas celulares. As amostras sinterizadas à 1100°C possuiam grau de porosidade e tamanho de poros que favoreceram o crescimento do tecido ósseo, além do módulo de elasticidade próximo ao tecido ósseo e foram mais resistentes a corrosão na solução simuladora. / The development of materials with a porous surface has been widely studied in the field of biomaterials, because the porous structure allows bone tissue growth, increasing the bonding since the tissue and the material, favoring osteointegration. Given the excellent biocompatibility, high corrosion resistance and combination of high strength with low density, titanium is one of the most suitable materials for dental implants. However, the high reactivity in liquid state ends up hindering their fusion. The technique of powder metallurgy (PM) is an alternative for cost reduction, allowing to obtain superior samples at lower temperatures, closer to the bone tissue in terms of elastic modulus. The objective of this study was to evaluate porous samples obtained by conventional PM. Initially the powder of commercially pure titanium (cp-Ti) was obtained by hydridedehydride (HDH) process, followed by uniaxial pressing and vacuum sintering at 1100 and 1150 °C/1h. The sintered samples were characterized - density, porosity, microstructure (SEM), crystalline phases (XRD), mechanical properties (microhardness and three point bending test), electrochemical behavior (open circuit potential, anodic polarization and electrochemical spectroscopy impedance and immersion essay) applied in porous samples and cast titanim The results indicated angular particle morphology, 45 &mu;m average particle size distribution, low apparent density and flowability. The different processing temperatures enabled to obtain samples with approximately 33 % interconnected porosity and average pore size in 110-140&mu;m range. SEM and XRD analysis of the sintered samples revealed the presence of &alpha; phase and pores. Samples sintered at 1150°C showed superior mechanical behavior. Electrochemical analysis (in artificial saliva solution) indicated higher corrosion resistance of cast titanium compared to porous samples . Cytotoxicity tests proved that the powder and sintered samples has no toxic effects on cell cultures. Samples sintered at 1100 °C excels in bone growth stimulation, elasticity modulus and corrosion resistance, due to superior porosity and pore size range properties, creating a material analogous to the bone.

Orientadores: Amauri Garcia, Ivaldo Leão Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T13:38:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_LaercioGouvea_D.pdf: 17047245 bytes, checksum: 5fae42e8e6af30ec0ed1e1c1ea889af5 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: As ligas de alumínio para fundição possuem propriedades de grande interesse industrial, como: baixa massa especifica, boa resistência a corrosão, elevadas condutibilidade térmica e elétrica, boas combinações de propriedades mecânicas, boa trabalhabilidade em processos de usinagem e conformação mecânica. Atualmente, essas ligas são produzidas em vários sistemas e dezenas de composições. A literatura apresenta vários estudos tanto teóricos quanto experimentais focando na evolução microestrutural de ligas binárias a base de alumínio. Leis de crescimento celular e dendritico experimentais e teóricas foram propostas e devidamente validadas. As analises de macrossegregação e formação de poros de ligas binárias de alumínio também foram contempladas em vários estudos recentes. Entretanto, são escassos os estudos abordando importantes famílias de ligas multicomponentes a base de alumínio. Nesse sentido, o presente trabalho se propôs a analisar ligas da família Alumínio-Silício-Cobre (A319.1 e A333.1) [Al-5,5%Si-3,0%Cu e Al-9,0%Si-3,0%Cu] no que diz respeito a evolução da microestrutura dendrítica, macrossegregação e formação de porosidade na solidificação. Para a produção das ligas ternárias foram utilizados Alumínio e Silício comercialmente puros e Cobre eletrolítico. A macrossegregação de soluto e a formação de microporosidade são investigadas tanto experimentalmente quanto por meio de simulações numéricas. A microestrutura dendrítica e quantificada através de seus espaçamentos primários, secundários e terciários, que são devidamente correlacionados com os parâmetros térmicos da solidificação. Os perfis de macrossegregação de soluto, densidade teórica e densidade aparente são apresentados ao longo dos comprimentos dos lingotes. Os perfis de segregação de soluto experimentais foram obtidos através da técnica de espectrometria de fluorescência de raios-X e para a simulação foram calculados levando-se em conta transformações de fase secundarias que ocorrem ao longo da solidificação. As medições de microporosidade foram realizadas utilizando-se a técnica de picnometria...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Aluminum casting alloys have properties which are of great industrial interest, such as low density, good corrosion resistance, high thermal and electrical conductivities, good combination of mechanical properties, good workability in machining processes and mechanical forming. Currently, these alloys are produced in various systems and dozens of compositions. The literature presents several studies, both theoretical and experimental, focusing on the microstructural evolution of binary aluminum base alloys. Theoretical and experimental cellular and dendritic growth laws have been proposed and validated. Macrosegregation and pore formation during solidification of binary alloys of aluminum have been the focus of several recent studies. However, there are few studies in the literature addressing important families of multicomponent aluminum base alloys. Accordingly, this study aims to analyze Aluminum- Silicon-Copper alloys (series: A319.1 and A333.1) [Al-5.5wt%Si-3.0wt%Cu and Al-9.0wt%Si- 3.0wt%Cu] with respect to the evolution of the dendritic microstructure, porosity formation and macrosegregation during solidification. For the production of the ternary alloys commercially pure aluminum and silicon and electrolytic copper have been used. Solute macrosegregation and microporosity formation are investigated both experimentally and through numerical simulations. The dendritic microstructure is quantified by their primary, secondary and tertiary arm spacings, which are correlated with solidification thermal parameters. The solute macrosegregation profiles, theoretical and apparent densities have been determined along the castings lengths. The solute segregation profiles were obtained by X-ray fluorescence spectrometry and the simulations were performed taking into account secondary phase transformations that occur during solidification. Microporosity measurements were carried out by the picnometry technique...Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Cette étude a pour objectif d'améliorer les connaissances sur l'effet des irradiations sur le comportement des géopolymères vis-à-vis du dégagement de dihydrogène et de la tenue générale du matériau afin de les envisager comme une solution alternative aux matrices d'enrobage cimentaires usuelles pour certains déchets nucléaires. A l'aide de diverses techniques de caractérisation du géopolymère (adsorption d'azote, DSC basse température, spectroscopie IRTF et RMN 1H) et au moyen d'irradiations de simulation (gamma, ions lourds), il a été montré que toute l'eau présente au sein du géopolymère était radiolysable et qu'il existait un effet du confinement sur la radiolyse de l'eau sous irradiation à faible TEL, dû probablement à des transferts d'énergie efficaces de la matrice solide vers la solution interstitielle. Trois régimes de production de dihydrogène ont été identifiés en fonction de la dose selon la concentration de dioxygène dissous et l'accumulation de dihydrogène dans la matrice géopolymère. La bonne tenue mécanique du géopolymère a été démontré jusqu'à 9 MGy en irradiation gamma et serait dû à sa grande stabilité sous irradiation. Ceci s'expliquerait par la recombinaison rapide des défauts observés par spectroscopie RPE. Cependant, des cristallisations de phases ont été révélées lors d'irradiations avec des ions lourds, pouvant induire une certaine fragilisation du réseau du géopolymère sous irradiation alpha. L'ensemble des résultats a permis d'appréhender la phénoménologie au sein d'un colis de déchets en conditions de stockage. / This study aims to improve knowledge about the radiation effect on geopolymer behavior in terms of dihydrogen release and general strength in order to consider them as an alternative to usual nuclear waste cementitious coating matrices. Using various characterization techniques (nitrogen adsorption, low temperature DSC, FTIR and 1H NMR spectroscopy) and by means of simulation irradiations (gamma, heavy ions), it has been shown that all the water present in the geopolymer could be radiolyzed and that there was a confinement effect on the water radiolysis under low LET irradiation, probably due to efficient energy transfers from the solid matrix to the interstitial solution. Three dihydrogen production rates have been identified with the absorbed dose, depending on the concentration of dissolved dioxygen and the dihydrogen accumulation in the geopolymer matrix. The good mechanical strength of the geopolymer has been shown up to 9 MGy under gamma irradiation and is due to its high stability under irradiation. This could be explained by the fast recombination of the defects observed by EPR spectroscopy. However, phase crystallization was revealed during irradiation with heavy ions, which may induce some weakening of the geopolymer network under alpha irradiation. The overall results helped to understand the phenomenology in a waste package under storage conditions.

Calcium nitrite as a corrosion inhibitor is mainly used to protect steel reinforcement in concrete by reducing its corrosion rate. Hence the effectiveness of calcium nitrite depends on its availability as a free nitrite in the pore solution. The present research work aims to determine the concrete mixture component mostly responsible for nitrite binding in concrete. Firstly, the experimental program included testing of nitrite binding in cement paste. Secondly, the effect of adding the fine aggregate (mortar mix) on nitrite binding was assessed. Finally, the mix with coarse aggregate (concrete mix) was evaluated. In-situ leaching method was used to obtain the pore solution that was needed. Measurement of pore solution with the In-situ leaching method and after an average of 48 days showed that concrete specimens have the most nitrite binding capacity. Then, the binding of nitrite was less in mortar and paste specimens respectively. Therefore, concrete specimens bind more nitrite compared to the paste and mortar specimens. The binding ratio increased whenever the nitrite addition level increased. Nevertheless, the free nitrite were similar in the case of the lowest nitrite addition for all types of mix. The pH levels for the mixes with nitrite present, were lower than those of the control mixes.