Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:43:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308300.pdf: 20883247 bytes, checksum: bdf7e2b9b3b153b44d919af8e152f884 (MD5) / Esse trabalho tem como objetivo estudar o comportamento das propriedades mecânicas de materiais formados por uma microestrutura composta por fases cristalinas dispersas em uma fase vítrea. Para o desenvolvimento de uma matriz vítrea foi utilizado um feldspato sódico de alta pureza. Partículas cristalinas de quartzo, alumina e zirconita foram selecionadas e adicionadas à matriz para estudar o efeito dessas sobre as propriedades mecânicas dos materiais. Diferentes tamanhos de partículas e frações volumétricas das fases cristalinas foram incorporadas à matriz vítrea de feldspato sódico objetivando estudar o possível reforço e/ou geração de defeitos microestruturais. O presente trabalho foi dividido em três partes. Na primeira parte, o reforço microestrutural promovido pela geração de tensões residuais macroscópicas de compressão na superfície do material cerâmico foi simulado teoricamente. Os modelos foram comparados com os resultados experimentais obtidos pelo método de relaxação de deformação por corte incremental. Nessa parte do trabalho, mostrou-se que a velocidade de resfriamento, em altas temperaturas, influencia fortemente a geração de tensão na superfície do material. Em contrapartida, as maiores tensões residuais macroscópicas de compressão na superfície foram obtidas com uma maior fração volumétrica de fase vítrea no material. Este resultado foi vinculado à baixa difusividade térmica da fase amorfa comparada com as das fases cristalinas adicionadas. Com a simulação numérica desenvolvida foi possível determinar a faixa de temperatura na qual as tensões macroscópicas são incrementadas, faixa que foi muito próxima à temperatura de transição vítrea do vidro de albita formado pela fusão do feldspato sódico da matriz. O estudo estatístico da influência das propriedades termomecânicas do material sobre as tensões residuais macroscópicas mostrou que a variação da viscosidade da fase vítrea apresentou maior significância sobre o incremento de tensões residuais na superfície do material. Na segunda parte do trabalho, estudou-se a variação do módulo de elasticidade com a temperatura. Os resultados mostraram uma forte relação entre a curva experimental do módulo de elasticidade e a presença das partículas de quartzo na microestrutura. Para temperaturas abaixo de 573oC, nas quais o quartzo está na forma , foi obtida uma histerese entre as curvas de aquecimento e resfriamento. Os resultados mostraram uma relação entre a área da histerese e o diâmetro médio (D50) das partículas de quartzo. Por outro lado, para temperaturas acima de 573 oC, onde o quartzo está na forma , os resultados mostraram uma relação entre a variação do módulo de elasticidade do material entre 573 a 700 oC com a fração volumétrica de quartzo presente na microestrutura dos materiais cerâmicos. Essa relação entre o comportamento do módulo de elasticidade dos materiais cerâmicos com o quartzo presente na microestrutura possibilitou estimar o tamanho médio e a fração volumétrica de quartzo presente na microestrutura de um material já sinterizado. No capítulo final desse trabalho foi realizado um estudo sobre a influência das partículas cristalinas de quartzo, alumina e zirconita sobre a resistência à flexão, a tenacidade à fratura e o tamanho do defeito microestrutural. Não foi observado nenhum tipo de reforço microestrutural provocado pelas partículas cristalinas. A maior resistência e a maior tenacidade foram obtidas com a matriz vítrea pura, obtida somente a partir de feldspato sódico. Os resultados ainda mostraram que o tamanho do defeito microestrutural não apresentou relação com a velocidade de resfriamento, não sendo observada a deterioração da microestrutura com o aumento da velocidade de resfriamento utilizada. / This work aims to study the mechanical behavior of ceramic materials formed by a microstructure composed by crystalline phases dispersed in amorphous glassy phase. A glass matrix was developed using high purity sodium feldspar. Crystalline particles of quartz, alumina and zircon were selected and added in matrix to study their effect on the mechanical properties. Different particle sizes and volumetric fractions were added into the glass matrix to study the microstructural reinforcement and/or deterioration. This work was divided into three parts. In the first part, the microstructural reinforcement promoted by the compressive residual stresses on surface was simulated by a mathematical model. The values predict with the model were compared to experimental results measured by deformation-relaxation method with incremental cuts. In this part, it was showed that the cooling rate, at high temperature, had influence on the stresses generation on material surface. On the other hand, the highest residual stresses were obtained with higher amounts of glass phase. This result is related with a low thermal diffusivity of the glass phase when compared to that of the crystalline phases added. The numerical simulation development allowed to determine the temperature range where the macroscopic stresses were increased. The results showed that this range was close to the transition temperature of the albite glass, formed by melting the sodium feldspar. A statistical study of the effect of thermomechanical properties on the macroscopic residual stresses showed that the viscosity variation of vitreous phase was the most significance variable for increasing the residual stresses. In the second part of this work, the dependence of elastic modulus with the temperature was studied. The results showed a strong relation between the experimental curve of elastic modulus and the presence of crystalline quartz in the microstructure. For temperatures below 573oC, where the quartz is present as phase, a hysteresis between heating and cooling was observed. The results showed that there is a relation between the hysteresis area and the quartz particle size (D50). On the other hand, for temperatures above 573oC, where the quartz is present as the phase, the results showed a relation between the elastic modulus variation (573 to 700oC) to the volumetric fraction of quartz in the microstructure. This relation between the elastic modulus behavior and the quartz in the microstructure allowed estimating the mean particle size and the volumetric fraction of quartz in a sintered ceramic material. The last part of this work was aimed to study the effect of some crystal particles as quartz, alumina and zircon on flexural strength, fracture toughness and defect size. No kind of microstructural reinforcement caused by these crystal particles was observed. Higher strength and toughness were observed for the pure glass matrix, obtained from only sodium feldspar. The results also showed that the microstructural defect size did not show any relation to the cooling rate. A microstructural deterioration by increasing the cooling rate was not observed.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:07:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311582.pdf: 6231642 bytes, checksum: 21c19871d02c7cfe00c9dbcf9caff1d0 (MD5) / O presente trabalho visou desenvolver uma rota alternativa para producao de matrizes porosas de ceramicas oxidas para aplicacao em materiais compositos. Para tanto, foram realizadas caracterizacoes para obter uma suspensao de particulas ceramicas, estavel e com viscosidade dentro de um valor desejavel. Igualmente, foram feitas caracterizacoes para o tratamento termico, ao qual as materias-primas sao submetidas, envolvendo analise termica diferencial e termogravimetria. Analise de imagem foi aplicada a matriz ceramica produzida. Por se tratar de um processo de sinterizacao reativa, foram determinados os parametros de cinetica de oxidacao. O processo desenvolvido se baseia na obtencao de uma matriz oxida atraves da oxidacao indireta de uma fase secundaria, formada a partir de um po metalico. Dentre os resultados alcancados podem-se citar: porosidade obtida dentro dos valores esperado, i.e. ~50%; parametro de Weibull de 10,54, oo de 14,15 MPa com o max de 16,1 MPa; Energia de ativacao de oxidacao do carbeto de aluminio isolado de 129,65 kJ/mol em baixa temperatura e 16,91 kJ/mol em alta temperatura. / The present work focuses mainly on the development of an alternative novel route for production of oxide ceramic matrices for application in composite material. In this context, the following characterizations were carried out: viscosity determinations for obtaining stable/ homogenous slurry with desired viscosity; thermal treatment set points determinations, which involve thermogravimetric analyses and differential thermal analyses; morphology characterization of the produced oxide porous ceramic matrix. Due to the fact that the production route is related to reaction bonding then oxidation kinetics parameters were also determined. An oxide-based process was developed, wherein a final oxide phase is produced through the indirect oxidation of an intermediate phase, which is formed from metallic powder. The main results found were: porosity within the expected values, i.e. ~50%; Weibull parameter of 10.54, ó0 of 14.15 MPa with ómax of 16.1 MPa; Activation energy of oxidation of the isolated aluminum carbide of 129.65 kJ/mol at lower temperatures and of 16.91 kJ/mol at higher temperatures.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:19:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317590.pdf: 5175535 bytes, checksum: 22cf23d5446a99ffbd2e7c9f5401d52b (MD5) Previous issue date: 2012 / Compósitos de matriz cerâmica têm sido desenvolvidos para superar a fragilidade intrínseca e a falta de confiabilidade da cerâmica monolítica. Dentre suas principais vantagens está o aumento da resistência mecânica do material. Esse trabalho visou desenvolver um compósito de alumina reforçado com fibras policristalinas de alumina para melhorar as propriedades mecânicas do produto, utilizando o meio aquoso, que substitui o uso de solventes orgânicos tóxicos e inflamáveis. A técnica utilizada foi a colagem de fitas (tape casting), que além de ter confiabilidade e baixo custo, permite se produzir fitas de espessura fina e de grande área superficial, oferecendo resistência e flexibilidade. Nesse trabalho, o pó de alumina foi caracterizado, e produziu-se uma suspensão otimizada através de um estudo reológico, cuja formulação final foi de 50% de sólidos. A suspensão apresentou um comportamento pseudoplástico e um alto valor de tixotropia. Foram testados vários métodos de separação e processamento das fibras, sendo mais eficiente o espalhamento através de um suporte, especialmente desenvolvido para esse fim. Definiram-se os parâmetros para o processo de colagem, como espaço entre as lâminas de 350µm e velocidade de colagem de 12 cm/min. As fitas foram termoprensados a 65 °C e 30 MPa. Os ensaios mecânicos de tração mostraram um aumento significativo da resistência mecânica quando houve presença de fibras e dependendo da orientação destas. Por fim, os tapes foram pré-sinterizados e sinterizados respectivamente a 1150 e 1600 °C. Ensaios flexão a três pontos confirmaram que as fibras aumentam significativamente a resistência mecânica dos tapes, atingindo o objetivo desse trabalho.<br> / Abstract : Ceramic matrix composites have been developed to overcome the intrinsic fragility and unreliability of monolithic ceramics. Among its main advantages is the increased mechanical strength of the material.This work aimed to develop an alumina composite reinforced with polycrystalline alumina fibers to increase the mechanical properties of the product, using the aqueous system, replacing the use of toxic and flammable organic solvents. The forming technique used was tape casting, which in addition to reliability and low cost, enables to make thin tapes and tapes with large surface area, providing strength and flexibility. In this work, the alumina powder was characterized and a suspension was optimized through a rheological study, whose final formulation was 50% solids. The suspension showed a pseudoplastic behavior and a high value of thixotropy.Several methods for separation and processing of the fibers were tested and a scattering using a specially designed support was the most efficient option. The parameters for the tape casting process were: gap between the blades of of 350ìm and casting speed of 12 cm/min. The tapes were thermopressed at 65 °C and 30 MPa.The tensile test showed a significant increase of the mechanical resistance that was present with fibers and an even greater depending on their orientation. Finally, the tapes were pre-sintered and sintered at 1150 and 1600°C, respectively. Three-point bending confirmed that the fibers significantly enhance the mechanical strength of the tapes, reaching the goal of this work.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:34:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 192093.pdf: 3806123 bytes, checksum: e80bbc22695b13617e118ba151f5ddbc (MD5) / Este trabalho apresenta uma abordagem global do processo de moldagem de pós por injeção, com ênfase na formulação e remoção de ligante, visando à redução do tempo de remoção sem afetar negativamente as propriedades físicas/mecânicas das peças sinterizadas. Inicialmente, analisou-se o efeito do ácido esteárico, da carga de pó cerâmico e da temperatura na viscosidade das misturas de alumina com os seguintes sistemas de ligante: parafina(P)-polipropileno(PP)-ácido esteárico(AE), parafina(P)-polietileno(PE)-ácido esteárico(AE) e parafina(P)-etileno-acetato de vinila(EVA)-ácido esteárico(AE). A mistura do sistema P-PP-AE apresentou melhores propriedades reológicas para a moldagem. Por isso, esse sistema foi selecionado para fazer um estudo mais sistemático, verificando a influência da parafina na reologia, moldabilidade e remoção de ligante. Para tal, foram preparadas quatro formulações com diferentes teores de parafina (P/PP = 3:1, 3:2, 1:1 e 1:3 em volume), mantendo-se fixo o conteúdo, em volume, de Al2O3 em 60% e de AE em 2,4%. A dispersão do pó no ligante e os ensaios reológicos foram executados no misturador de duplo rotor e no reômetro capilar, respectivamente. Otimizou-se a remoção de ligante, empregando a técnica de remoção por solvente seguida da térmica. A sinterização foi efetuada em um forno resistivo a 1600ºC por um período de 1 h em ambiente atmosférico. Paralelamente a este trabalho, foram preparadas várias peças por injeção de uma mistura comercial (à base de alumina, parafina e polietileno) a fim de comparar as propriedades físicas e mecânicas. Para isso, foram analisadas a retração, a densidade, a porosidade, a microestrutura e a resistência à flexão das peças sinterizadas. Verificou-se que o ácido esteárico atua como surfactante apenas em misturas em que o polímero interage fracamente com a superfície da alumina. A formulação de menor teor de parafina (P/PP=1:3) apresentou maior homogeneidade e melhor moldabilidade e também se mostrou menos propensa à formação de defeitos de remoção, por isso foi escolhida para a sinterização. O tempo total de remoção de ligante das peças com teor intermediário de parafina (P/PP = 1:1) foi ligeiramente menor que o das P/PP = 2:3 e 1:3; por outro lado, as peças com maior teor de parafina, ou seja, os de P/PP = 3:1 demoraram aproximadamente o dobro de tempo daquela (P/PP = 1:1). Ambas as aluminas apresentaram bons resultados, sendo que a A1000 foi melhor que a alumina da mistura comercial em todos os aspectos, desde a remoção de ligante até as propriedades físicas e mecânicas das peças sinterizadas. A resistência à flexão da alumina A1000 sinterizada foi bem superior à da mistura comercial, 347 MPa e 258 MPa, respectivamente, demonstrando grande potencial para utilização industrial.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6690.pdf: 2932820 bytes, checksum: 94dae93c192f6fc3fc100ef8fd517eb4 (MD5) Previous issue date: 2015-03-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / Activated alumina is widely used as a desiccant or as an adsorbent. In order to reuse the material, it is necessary to submit it to the drying process. In this context, a research was carried out to obtain the alumina with the lowest possible moisture using vibrofluidized bed dryer. For a better comprehension of the drying of the material, the development of this study was divided in parts and the first one consists of kiln drying in which the only variable is the air temperature. Then, intending to analyze the variables that are capable to influence on drying process, a thin layer drying was carried out using a fixed bed dryer. In this case there are two variables: the temperature and velocity of the drying air. After that, the material was classified according to Geldart s classification (1973), which allows the inference of important data about the material fluid dynamic behavior in fluidized beds. After having the material classified, a study about the fluid dynamic of the material was performed, followed by its drying in vibrofluidized bed dryer. Tests were carried out to determine the equipment s operating range. Afterwards, the drying behavior was analyzed in different situations, in which air temperature and velocity and also vibration amplitude and frequency were changed. In data processing, diffusive, empirical and ANNs models were fitted to experimental data to analyze which one could represent alumina s drying kinetics. In the range of experimental conditions investigated, it was observed that: alumina s drying kinetics and its fluid dynamic present different behavior for the same dimensionless vibration number obtained from two different combinations of amplitude and frequency; diffusive models fitted well to experimental when the right boundary conditions were used; the empirical models which best fitted to experimental data were Page (1974) and Overhults et al. (1973) models; and a single ANN was able to fit to all the experimental data. / A alumina ativada é amplamente utilizada como dessecante ou adsorvente. Para a reutilização desse material é necessário submetê-la ao processo de secagem. Dentro deste contexto, este trabalho foi um estudo para obter a partícula de alumina com a menor umidade possível, utilizando um secador de leito vibrofluidizado. O trabalho foi desenvolvido em etapas, onde para melhor compreensão do processo de secagem do material, primeiramente foi feita a secagem em estufa, tendo como variável somente a temperatura do ar de secagem. Em seguida, para analisar quais as variáveis que influenciam no processo de secagem deste material, foi feita secagem em camada fina, utilizando um secador de leito fixo, tendo como variável, além da temperatura, também a velocidade do ar secagem. Foi feita a classificação do material segundo Geldart (1973), onde são fornecidos dados importantes sobre o comportamento fluidodinâmico do material em leitos fluidizados. Após essas etapas, e já tendo a classificação do material, foi realizado um estudo da fluidodinâmica do material em leito vibrofluidizado e, por fim, a secagem em leito vibrofluidizado. No secador vibrofluidizado foram feitos testes de secagem para determinação da faixa de operação em que os experimentos poderiam ser realizados. Após os testes o comportamento da secagem da alumina foi analisado em diferentes situações, variando a temperatura e a velocidade do ar de secagem, amplitude e frequência de vibração. Foram utilizados no tratamento dos dados, ajustes dos resultados experimentais a modelos capazes de representar a cinética de secagem da alumina, sendo estes os modelos difusivo, semiempíricos e também a técnica de redes neurais. No intervalo de condições experimentais utilizadas nos experimentos, observou-se: comportamentos distintos para cinética de secagem e fluidodinâmica para um mesmo adimensional de vibração obtido através de duas combinações diferentes de amplitude e frequência; o modelo difusivo se ajustou bem aos dados experimentais, porém, sendo necessário antes analisar as condições de contorno utilizadas; os modelos semiempíricos que melhor se ajustaram aos dados experimentais foram o de Page (1974) e Overhults et al. (1973) e que uma única rede neural foi capaz de ajustar bem aos dados experimentais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6575.pdf: 5003630 bytes, checksum: dc2cd3948b12fce190bd5f14369b70aa (MD5) Previous issue date: 2015-03-04 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this thesis were investigated the magnetic properties of magnetic nanowire arrays of Co and Ni electrodeposited in porous anodic alumina templates. The electrochemical method was employed in the manufacturing steps of templates and growth of nanowires. For the templates, the potentiostatic two step anodization process with gradual reduction of potential at the end of process was employed. The templates presented good regularity, and conductor channels at the pore bottom (dendritic region). The growth of Co and Ni nanowires in porous templates was performed by galvanostatic pulsed eletrodeposition. The samples were characterized morphologically and structurally by scanning electron microscopy and X-ray diffraction, respectivelly. For the sample with Co nanowires we obtained nanowires with 65 nm in diameter and 6 &#956;m in length, with hcp hexagonal structure type. For Ni nanowires, samples with 65 nm and 80 nm of diameter and 6&#956;m in length were obtained, presenting an fcc cubic structure type. The magnetic characterization was performed by vibrating sample magnetometry - SQUID, which were performed magnetic moment measurements as a function of magnetic field, temperature and the angle between the applied magnetic field and the main axis of the nanowires. The results showed the directions of easy magnetization axis, the contributions of different types of magnetic anisotropy and influences related to the morphology of the nanowires and the template. For Co nanowires, the shape anisotropy is the most relevant and the easy axis of magnetization is in the direction of the main axis of the nanowires. For the two samples with Ni nanowires, were determined 15º and 26º angles as the respective directions of magnetization easy axis. The effect of magnetoelastic anisotropy is more relevant in the case of Ni nanowires. For both systems (Co and Ni) was possible to verify the importance of morphological factors, in which the diameter and average separation of the nanowires play a key role, because they are directly related to inter-nanowire magnetostatic interaction. / Nesta tese de doutorado foram investigadas as propriedades magnéticas de redes de nanofios magnéticos de Co e Ni eletrodepositadas em templates de alumina anódica porosa. O método eletroquímico foi empregado nas etapas de fabricação das templates e crescimento dos nanofios. Para a fabricação das templates foi utilizado o método potenciostático de anodização em duas etapas com redução gradativa de potencial ao final do processo. Foram obtidas templates porosas com alta regularidade e canais condutores no fundo dos poros (dendritos). O crescimento dos nanofios de Co e Ni nas templates porosas foi realizado por eletrodeposição pulsada galvanostática. As amostras foram caracterizadas morfológica e estruturalmente por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X. Para a amostra com nanofios de Co obtivemos nanofios com 65 nm de diâmetro e 6 &#956;m de comprimento, com estrutura do tipo hexagonal hcp. Para os nanofios de Ni, foram obtidas amostras com diâmetros de nanofios de 65 nm e 80 nm, com 6 &#956;m de comprimento e estrutura do tipo cúbica fcc. A caracterização magnética foi realizada por magnetometria de amostra vibrante SQUID, na qual foram realizadas medidas de momento magnético em função do campo magnético, temperatura e do ângulo entre o campo magnético e o eixo principal dos nanofios. Os resultados permitiram determinar as direções dos eixos de fácil magnetização, as contribuições dos diferentes tipos de anisotropia magnética e influências relacionadas à morfologia do sistema. Para os nanofios de Co, a anisotropia de forma é a mais relevante, e o eixo de fácil magnetização se encontra na direção do eixo principal dos nanofios. Para as duas amostras com nanofios de Ni, foram determinados os ângulos de 15º e 26º como as respectivas direções dos eixos de fácil magnetização. O efeito da anisotropia magnetoelástica é mais importante no caso dos nanofios de Ni. Para os dois sistemas (Co e Ni) foi possível avaliar a importância dos fatores morfológicos, na qual o diâmetro e separação média dos nanofios desempenham papel fundamental, pois estão diretamente relacionados à interação magnetostática inter-nanofios.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMLC.pdf: 5009524 bytes, checksum: 774854f055e143035c9ddbb790c2c306 (MD5) Previous issue date: 2005-10-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / This thesis presents results on tailoring porous anodic alumina films, the Co-CoO electrodeposition on alumina template and the magnetic behavior of such system. Mono and bi-modal pore distribution at the film surface were obtained in a two-step anodization. It was observed the growth of non parallel pores when temperature or current were modified from the first to the second step. The current plays the great role in the top layer morphology modification. The Co ions were electrodeposited on regular Al2O3 membrane under an sine waveform potential. This procedure provided the formation of a granular system of Co-CoO. For small times of deposition the sample presents major value of the coercive field in the perpendicular to plan of the substrate direction. Carrying out the electrodeposition for a long period the magnetization easy axis goes to the sample surface plane, where the coercive field was major. The existence of Co oxide was inferred through of magnetization measurements. It was detected "exchange bias" fields, results of the coupling between antiferromagnetic/ferromagnetic portion of the sample. This phenomenon was observed in both directions of the samples at 250 K. The results also show the domain formation on a antiferromagnetic portion at the ferro/antiferromagnetic interface. Such domains were allowed to rotation near the blocking temperature. / A presente de doutorado apresenta os resultados sobre o processo de fabricação de filmes de alumina anódica porosa, da eletrodeposição de Co-CoO e do comportamento magnético desta estrutura. Foram obtidos filmes de alumina com distribuição superficial mono e bi-modal de raio de poros a partir do processo anodização de duas etapas. Observamos que a modificação dos valores da corrente de anodização e temperatura da solução da primeira para a segunda etapa levaram a formação de poros não paralelos. Esse processo foi principalmente afetado pela mudança do primeiro parâmetro. Os íons de Co foram eletrodepositados sobre substrato de alumina aplicando um potencial pulsado de forma senoidal. Este procedimento proporcionou a formação de um sistema granular de Co-CoO. As amostras apresentaram grandes campos coercivos, sendo que esse campo foi maior na direção perpendicular ao plano do substrato para a amostra feita com o menor tempo de deposição. Para tempos maiores o eixo fácil de magnetização esteve no plano da superfície da amostra, onde o campo coercivo foi maior. A presença do óxido de Co foi verificada a partir da observação do fenômeno de exchange bias , tanto na direção paralela e perpendicular ao plano do substrato, estando este presente até a temperatura de 250 K. Os resultados também mostraram que porção antiferromagnética é composta por domínios e que a rotação dos momentos da interface ferromagnética/antiferromagnética ocorre próximo à temperatura de bloqueio.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2007. / Submitted by Fabrícia da Silva Costa Feitosa (fabriciascf@gmail.com) on 2010-01-14T21:09:52Z No. of bitstreams: 1 2007_ValdeilsonSouzaBraga.pdf: 1112154 bytes, checksum: f71e16845930917794306c158d644b43 (MD5) / Approved for entry into archive by Carolina Campos(carolinacamposmaia@gmail.com) on 2010-01-20T16:38:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_ValdeilsonSouzaBraga.pdf: 1112154 bytes, checksum: f71e16845930917794306c158d644b43 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-20T16:38:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_ValdeilsonSouzaBraga.pdf: 1112154 bytes, checksum: f71e16845930917794306c158d644b43 (MD5) Previous issue date: 2007-02-26 / Os catalisadores contendo Nb O /SiO -Al O , CuO/Nb O /SiO -Al O , 2 5 2 2 3 2 5 2 2 3 Nb O /CCA (CCA=cinza de casca de arroz) cristalina ou amorfa e CuO/CCA 2 5 investigados neste estudo, foram preparados via diferentes rotas (impregnação em meio aquoso (incipiente ou evaporação) ou grafitização em meio orgânico, em variadas proporções (2, 5, 10, 15, 20 e 25 % em massa). Estes materiais foram aplicados em reações de esterificação de ácido acético com álcoois (etanol, n-butanol e iso-pentanol), esterificação de ácido oléico ou transesterificação de óleo de soja com etanol ou metanol, mostrando ótima conversão e seletividade na maioria dos processos. As caracterizações utilizadas foram: DRX, TG/DTA, FTRaman, FTIR, DRIFTS, Calorimetria, BET, RMN e CG/FID e CG/MS. Os catalisadores de Nb O /SiO -Al O foram 2 5 2 2 3 avaliados quanto à transição de fase que ocorre a cerca de 1350 C, confirmando a formação das fases ortorrômbica (T) e monoclínica (M e H), em contraste com o Nb O puro que forma somente a fase H nas mesmas 2 5 condições. O estudo destes catalisadores calcinados mostrou a forte dependência da temperatura na acidez e na estrutura. O material suportado mais ácido é amorfo, contém 10% em massa do Nb O (~ o limite da 2 5 C. Os catalisadores de monocamada) e deve ser calcinado a 300 CuO/Nb O /SiO -Al O mostraram um alto grau de influência do CuO sobre o O , sendo que a estabilidade térmica é dependente do método de Nb 2 5 preparação. Os materiais calcinados a 800 C e com alto teor de Cu e Nb mostraram a formação de óxidos mistos (CuNb O ) e possuem a monocamada 2 6 em torno de 5-10 % em massa dos óxidos de CuO e Nb O . Já os calcinados a 2 5 C, somente é observado o CuO cristalino, quando esse possui teores 300 acima de 10 % em massa. Os sistemas de Nb O /CCA amorfa ou cristalina 2 5 mostraram uma forte interação das espécies superficiais de óxido de nióbio, evidenciado pela formação das fases TT e T-Nb O , nas amostras contendo 2 5 10-25 % em massa e calcinadas a 800 C. Além disso, não mostraram a transição de fase nas curvas de TG/DTA. O catalisador mais ativo no processo de esterificação do ácido oléico contém 10 % em massa e foi calcinado a 300 C. O catalisador contendo 10 % de CuO/CCA amorfa, calcinado a 300 C, mostrou alta dispersão das espécies de cobre na superfície. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / O /SiO -Al O , CuO/Nb O /SiO -Al O , Catalysts comprising of Nb 2 5 2 2 3 2 5 2 2 3 Nb O /CCA (CCA=rice husk ash) crystalline or amorphous and CuO/CCA 2 5 investigated in this study were prepared by different routes (impregnation in aqueous solution (incipient or evaporation) or graftization in organic medium) (2, 5, 10, 15, 20 e 25 mass%). under different proportions These materials were applied in esterification reactions of acetic acid with alcohols (ethanol, n-butanol and isopentanol), esterification of oleic acid or transesterification of soybean oil with ethanol or methanol, showing excellent conversion and selectivities in the majority of the processes. The catalyst characterizations used were: XRD, TG/DTA, FTRAMAN, FTIR, DRIFTS, Calorimetry, BET, NMR, GC/FID and O /SiO -Al O were tested to the transition phase, GC/MS. The catalysts of Nb 2 5 2 2 3 1350 C, confirming formation of the orthorhombic (T) which occurs at about and monoclinic (M and H) phases. This is in contrast to pure Nb O that forms 2 5 only the H phase under the same conditions. The study of the calcined catalysts showed the strong dependence of the temperature on the acidity and structure. The most acidic material is amorphous, have 10 mass% of Nb o (~the limit of 2 5 C. The catalysts of the monolayer), and must be calcined at 300 CuO/Nb O /SiO -Al O showed a high degree influence of CuO over Nb O , 2 5 2 2 3 2 5 and the thermal stability is dependent on the preparation method. The materials and higher Cu and Nb loadings showed the formation of calcined at 800 °C O ), and have the monolayer around 5-10 mass% of CuO mixed-oxides (CuNb 2 6 O . When loadings are over 10 mass% and calcination is at 300 °C, and Nb 2 5 only crystalline CuO is observed. The Nb O /CCA amorphous or crystalline 2 5 showed a strong interaction of the niobium oxide surface species, evidenced by the formation of TT and T-Nb O phases in the samples with 10-25 mass% and 2 5 calcined at 800 °C. Moreover, they have not displayed the transition phase in the TG/DTA curves. The most active catalyst for the esterification of oleic acid process has 10 mass% and was calcined at 300 °C. The catalyst with 10 mass% of CuO/CCA amorphous, calcined at 300 °C showed high dispersion of copper species on the surface.

Pós fluxantes são escórias sintéticas utilizadas no processamento do aço via lingotamento contínuo com o objetivo de promover maior qualidade superficial ao produto lingotado. Para tanto, os pós fluxantes desempenham as seguintes funções: (i) promoção do isolamento térmico e químico do aço, (ii) absorção das inclusões nãometálicas provenientes do aço, (iii) promoção da lubrificação do molde e (iv) controle da transferência de calor entre o aço e o molde. O bom desempenho de cada função está diretamente relacionado às propriedades físicas e químicas que os pós apresentam, as quais são funções de sua composição química. Durante o processo de lingotamento, os pós fluxantes sofrem alterações em sua composição original proporcionadas por diferentes mecanismos que afetam as propriedades dos pós fluxantes. Um dos principais mecanismos responsáveis pelas alterações da composição das escórias é a interação química que ocorre entre o aço líquido e o pó fluxante fundido. Nesse trabalho foram realizadas simulações via aplicativo termodinâmico FactSage com o intuito de avaliar as interações entre metal líquido e escória. Três sistemas simples para a escória – um ternário (CaO-Al2O3-SiO2), um quaternário (CaO-Al2O3-SiO2-MgO) e um quinário (CaO-Al2O3-SiO2-MgO-Na2O) – e uma liga de Fe saturada em alumínio e oxigênio – 0,1%, 0,01% e 0,001% de Al – foram escolhidos para a realização das simulações, visando avaliar o incremento de Al2O3 da escória através da interação entre o alumínio dissolvido no ferro e a sílica presente na escória. O aumento do teor de alumina na escória foi quantificado para cada um dos três sistemas estudados em função do teor de Al e da razão S/M (kg de pó fluxante/t de metal líquido). Foram realizadas curvas de resfriamento para as escórias – que sofreram alterações em sua composição – para avaliar a influência da variação da composição sobre o comportamento de solidificação destas, baseadas em diagramas pseudobinários. Por fim, foram realizados cálculos de viscosidade para estas escórias através do modelo IRSID, para analisar a influência da composição sobre a viscosidade. Mostrou-se, para as condições escolhidas, que as alterações da composição química das escórias devido às interações entre metal líquido e escória são significativas, afetando as propriedades dos pós fluxantes, tais como seu comportamento de solidificação e sua viscosidade. / Mold powders are synthetic slags used in steel processing via continuous casting in order to promote greater surface quality to casting product. Thus, the mold powders perform the following functions: (i) promotion of the thermal and chemical insulate of steel, (ii) absorption of non-metallic inclusions from the steel, (iii) promotion of the lubrication of the mold and (iv) control of the heat transfer between steel and mold. The good performance of each function is directly related to physical and chemical properties presented by the powders, which are functions of their chemical compositions. During casting process, the mold powders undergo changes in their original composition provided by different mechanisms that affect the properties of mold powders. One of the main mechanisms responsible for changes in the composition of the slag is the chemical interaction that occurs between liquid steel and molten mold powders. In this work, simulations were carried out via thermodynamics software FactSage with the purpose of evaluating the interactions between the liquid metal and slag. Three simple systems – a ternary (CaO-Al2O3-SiO2), a quaternary (CaO-Al2O3- SiO2-MgO) and a quinary (CaO-Al2O3-SiO2-MgO-Na2O) – and a Fe alloy saturated with aluminum and oxygen – 0,1%, 0,01% and 0,001% Al – were chosen to perform the simulations in order to evaluate the increase of Al2O3 in slag through the interaction between the dissolved aluminum in iron and silica present in the slag. The increase of alumina content in the slag was quantified for each of the three systems studied as a function of Al content and the ratio S/M (mold powder kg/t liquid metal). Cooling curves were performed for slags – that suffered changes in their composition – to assess the influence of the composition variation on the behavior of slags, based on the pseudo-binary diagrams. Calculations of viscosity for these slags through the IRSID model to analyze the influence of chemical composition on the viscosity were performed. For the conditions chosen, it was shown that changes in chemical composition of the slag due to interactions between liquid metal and slag are significant, affecting the properties of fluxing powders, such as the solidification behavior and viscosity.

O objetivo deste estudo foi analisar as propriedades mecânicas de cerâmicas à base de alumina e alumina-feldspato quando expostas a um meio agressivo (ácido acético 4%). Os corpos cerâmicos de alumina, contendo diferentes quantidades de feldspato (0, 1, 5, 10, 40 ou 100%), foram sinterizados a 1160, 1300, 1600 ou 1700ºC. Os espécimes foram divididos em três grupos de acordo com o tamanho do entalhe infligido (0, 30 ou 50% da largura do corpo-de-prova). Metade dos corpos cerâmicos foi exposta a uma solução de ácido acético a 4%. Os corpos cerâmicos sem e após ataque foram submetidos a ensaios para a determinação da resistência mecânica e do KIC; (por flexão a 4-pontos), área superficial (BET) e porosidade (método de Arquimedes). A microestrutura foi investigada por microscopia óptica e eletrônica de varredura, incluindo mapeamento por EDS, para a determinação da presença e distribuição de elementos químicos de interesse (C, O, Al, Si, K, Na, Mg). A solução lixiviada pelo ataque por ácido acético foi analisa para a determinação da concentração dos íons (Na+, Al+3, Si+4 e K+). Os resultados mostraram que os corpos cerâmicos sinterizados a 1700ºC, quando expostos ao ácido acético, diminuem sua resistência mecânica. Para os corpos cerâmicos sinterizados a 1600ºC a resistência mecânica não foi alterada. Nessas amostras, o KIC até aumentou após a exposição ao ácido acético. O ataque por ácido acético causou aumento na área superficial específica e do volume total de poros, o que foi confirmado pela concentração de íons na solução lixiviada pelo ataque por ácido acético. A fase vítrea, mesmo em pequenas quantidades, auxilia os corpos cerâmicos à base de alumina-feldspato a adquirir as propriedades mecânicas similares, ou até melhores, do que os corpos cerâmicos de alumina, dependendo da temperatura de sinterização. Isso sugere que é possível aperfeiçoar a formulação e a temperatura de queima de cerâmicas baseado na introdução de fase vítrea na microestrutura dos materiais, a fim de enfrentarem o rigor do ambiente oral. / This study investigates the mechanical properties of alumina-feldspar based ceramics when exposed to an aggressive environment (acetic acid 4%). Alumina ceramics containing different concentrations of feldspar (0, 1, 5, 10, 40 or 100%) were sintered at one of the temperatures 1160, 1300, 1600, or 1700oC. The samples were divided according to the inflicted flaws (of height 0, 30, or 50%). Half of these ceramic bodies were exposed to 4% acetic acid. The ceramic bodies whether or not exposed to acetic acid were tested in order to determine mechanical resistance and KIC (4 point bending test), superficial area (BET) and porosity (Archimedes). The microstructure was analyzed by optical and scanning microscopy, including element mapping performed by EDS to determine the presence and distribution of specific chemical elements (C, O, Al, Si, K, Na, Mg). The leachate solution was evaluated to determine the concentration of ions (Na+, Al+3, Si+4 e K+). The results showed that the ceramic bodies sintered at 1700oC decrease their mechanical resistance when exposed to acetic acid. The mechanical resistance for ceramic bodies sintered at 1600ºC was not altered. In these samples, the KIC even increased after acetic acid exposure. The acetic acid attack increased specific superficial area and total pore volume, which was confirmed by the ion concentration on the leachate solution. The glassy phase, even in small amounts, aids the alumina-feldspar based ceramics in acquiring similar or even better mechanical properties than alumina ceramic bodies, depending of sintering temperature. This suggests that is possible to enhance both formulation and sintering temperature of ceramics based on the introduction of glassy phase into the microstructure in order to face the rigors of the oral environment.