Lingotes de liga AA 7075 foram solidificados extensivamente, sob diferentes condições de solidificação, e obteve-se os índices de segregação (I5) dos ';mesmos através de medidas de concentração realizadas por microssonda eletrônica. Procura-se explicar a variação do índice de segregação através do super-aqu~cimento constitucional e também, em função do espaçamento dendrítico.Medidas do índice de segregaçao efetuados em lingotes hornogeneizados mostraram uma grande diminuição do mesmo após o tratamento de homogeneização. Medidas do índice de segregação em lingotes laminados mostraram que a laminação ê efetiva em prom~ver a homogeneizaçio dos lingotes. Foram levantadas curvas de concentração de saluto no sólido e verificou-se que as mesmas não seguiam nenhuma das teorias de redistribuição de soluto para ligas binárias diluídas e se aproximavam ligeiramente do modelo teórico de Pfann.

A presente tese de doutorado apresenta resultados sobre nanoestruturas obtidas pelo processo de anodização a partir de Al Bulk, filmes finos de Al sobre Si e de Ti Bulk e alguns resultados novos e preliminares sobre o uso das mesmas em aplicações tais como: superfícies superhidrofóbicas e foto-catalisadores para produção de H2. Foi desenvolvida uma rota inovadora de fabricação de nanotubos de alumina, através da mudança da geometria (razão dos eletrodos de Pt e Al) do sistema de anodização, seguida de etching químico em temperatura de 5°C. Essa mudança altera a cinética da anodização, modificando a velocidade de expansão da célula hexagonal da alumina. Com isso, obtêm-se zonas de defeitos que são revelados durante o processo de etching químico. No processo de anodização em filmes finos de Al, foi demonstrado um procedimento de controle dimensional e estrutural de nanoporos de alumina, a partir do controle do tamanho de grãos de Al. Foi verificado também que o aumento do tempo de anodização para filmes finos de Al sobre Si, induz a oxidação do Si, gerando um stress na interface, devido à expansão do SiO2. Esse efeito é responsável pela mudança dimensional e estrutural da alumina porosa. Na anodização do Ti para a formação de nanotubos de TiO2, obtivemos um novo método de dopagem in situ dos nanotubos com nanopartículas de ouro, modificando as propriedades físico-químicas dos nanotubos de TiO2. Na última parte desta tese de doutorado, são apresentadas possíveis aplicações para estas nanoestruturas, como superhidrofobicidade e como catalisadores para produção de H2. Os principais resultados mostram que no caso da superhidrofobicidade foram obtidos ângulos de contato de 165° e, na produção de H2, um aumento significativo com a amostra dopada com nanopartículas de Au. / This thesis presents results on nanostructures obtained by anodization of Al bulk, Al thin films on Si and Ti bulk, and some new and preliminary results on the use of these structures in applications, such as superhydrophobic surfaces and photocatalysts for H2 production. We developed a novel route for fabrication of alumina nanotubes by changing the geometry (ratio between electrodes of Pt and Al) of the anodization system, followed by chemical etching at a temperature of 5°C. This procedure modifies the kinetics of anodization, increasing the expansion speed of the hexagonal alumina cell. Therefore, defective areas are revealed during chemical etching. It is shown that control of the Al grain size before the anodization process of Al thin films makes possible control of dimension and structure of the alumina nanopores. It was also found that increse of anodization time leads to oxidation of the Si substrate, wich generates a stress at the interface between the Al thin film and the Si substrate due to the expansion of SiO2. This effect is responsible for the dimensional and structural change of porous alumina. A new Ti anodization process for doping the TiO2 nanotubes with Au nanoparticles is presented. This process is capable of modifing the physico-chemical properties of the TiO2 nanotubes as photo-catalysts. In the last part of this thesis it is presented applications for these nanostructures, using them as superhydrophobic structures and as photo-catalysts for H2 production. The main results show that contact angles of 165° for a superhydrophobic surface were obtained, as well as a significant increase of H2 production from the sample doped with Au nanoparticles.

O sistema integrado de produção agropecuária (SIPA) é uma alternativa com grande potencial de atender à demanda por alimentos de forma sustentável. No entanto, ainda se desconhece o efeito da inserção do animal no sistema em relação à dinâmica do alumínio (Al) no solo e sua fitotoxidez. Nesse contexto, o objetivo desta pesquisa foi verificar o impacto do tempo, da calagem e da metodologia de análise, nas formas de Al do solo e na resposta das plantas, em um SIPA em semeadura direta de longo prazo, com produção de soja no verão e pastejo de bovinos de corte no inverno, no subtrópico brasileiro. Para isso, utilizou-se um experimento iniciado em 2001 e localizado no Planalto do Rio Grande do Sul, em Latossolo Vermelho distroférrico, cuja pastagem hibernal é composta de aveia preta + azevém, utilizada para pastejo ou apenas como cultura de cobertura (sem pastejo). Após seis anos, verificou-se menor teor de Al total na solução do solo das áreas com pastejo, acompanhados de uma maior e menor saturação por bases e por Al, respectivamente, na fase sólida do solo. Independentemente disto, a forma preponderante de Al foi, majoritariamente, aquela ligada a compostos orgânicos, especialmente quando da não correção recente da acidez do solo. Por sua vez, a correção do solo, em algumas situações, levou à neutralização de Al complexado a compostos orgânicos. Apesar dessa dinâmica diferenciada, os níveis da atividade do Al3+ se mantiveram abaixo daqueles considerados como tóxicos, acarretando em produtividades similares entre os diferentes manejos. Por outro lado, a destruição da estrutura e a secagem do solo para posterior extração de sua solução levou a diferenças nas espécies de Al e na atividade do Al3+, em relação a amostras que são mantidas indeformadas e sem passar pelo processo de secagem. / The integrated crop-livestock system (ICLS) is a sustainable alternative with high potential of success for an increasing sustainable food demand. However, studies concerning the impacts of animal insertion on aluminum (Al) dynamics and its phytotoxicity are still scarce. In this context, the objective of this research was to verify the impacts of time, liming and methodology analysis on soil Al forms and plants response, in an ICLS under long-term no-till with summer soybean cropping and winter grazing of bovines in Brazilian subtropics. The experiment initiated in 2001 in Southern Brazil, in a clayey Oxisol. The winter pasture was annual ryegrass + black oat and was utilized for grazing (ICLS) or only maintained as cover crops (no grazing). After six years, it was verified a lower content of total Al in soil solution in grazed areas, accompanied by a higher and a lower base and Al saturation, respectively, in soil solid phase. Regardless of this, the prevailing Al forms were found binded by organic compounds, especially when the soil was not recently limed. In turn, soil acidity correction led, in some situations, to the neutralization of Al complexed to organic matter. Nevertheless, the levels of Al3+ activity were maintained below of the considered as phytotoxic, leading to similar yield among the managements. However, the destruction of soil structure and its drying for soil solution extraction lead to differences in Al species and Al3+ activity, as compared to undisturbed and undried soil samples.

O presente trabalho destinou-se a desenvolver um dispositivo para crescer monocristais e a estudar a metodologia vinculada ao assunto. Usando alumínio eletrolítico com 99,8% de pureza, cadinhos de grafite com conicidades simples e dupla, velocidades de deslocamento de 2,44cm/h a 10,14 cm/h (quatro taxas), atmosfera de argônio, um forno com gradiente térmico de 67 ºC/cm e o Método Bridgman Vertical, foram crescidos mono e policristais de alumínio. A partir das amostras obtidas foram feitas análise metalográficas, de microscopia eletrônica e de raio X (método Laue de retrocesso) com a finalidade de avaliar problemas de nucleação e de crescimento de cristais, analisar a segregação de impurezas e examinar a regularidade nos cristais. / The present work is intended to develop an apparatus for growing single crystals and to study the methodology linked to the subject. Using eletrolitical aluminum with 99,8% purity, graphite crucibels with single and double conical ends, dislocation speed between 2,44 cm/h and 10,14 cm/h (in four steps), argon atmosphere, a furnace with a thermal gradient of 67 ºC/cm and the Vertical Bridgman Method, single and poly Al crystais have been grown. Arising from the samples obtained, metallographic tests, Scan Electron Microscopy (SEM) and X-rays (back-reflection Laue method) analysis were effected to evaluate problems on nucleation and growing of crystals, to analyse impurity segregation and to examine the regularity of the crystals.

A liga AA2024-T3 é uma liga de alumínio extensivamente empregada na indústria aeronáutica, cujo segundo elemento principal da liga é o cobre. A presença de partículas intermetálicas provoca baixa resistência à corrosão por pites. Com o intuito de prevenir a corrosão, vários tratamentos de superfície têm sido avaliados, entre os quais os filmes sol-gel têm grande destaque. O objetivo deste trabalho é a obtenção, desenvolvimento e caracterização de filmes de acetato de celulose (AC) combinado com tetraetilortosilicato (TEOS) para proteção contra a corrosão da liga de alumínio AA2024-T3 em NaCl 0,05 mol L-1. Além disso, foi investigado o efeito da quantidade relativa entre AC e TEOS sobre o comportamento eletroquímico da liga metálica revestida. Diferentes inibidores de corrosão forma incorporados na matriz AC e TEOS. As propriedades anticorrosivas da liga com os filmes foram estudadas usando espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) durante sete dias de imersão no meio corrosivo. A composição química dos filmes foi determinada por espectroscopia de infravermelho (FT-IR), enquanto a morfologia foi examinada através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Verificou-se que revestimentos obtidos a partir de soluções contendo 70% (m/m) de TEOS e 30% (m/m) de AC e 1.10-3 mol L-1 nitrato de cério propiciaram melhor a resistência à corrosão da liga AA2024 para tempos prolongados de imersão. / The aluminum alloy 2024-T3 is extensively employed in the aerospace industry and copper is the second alloying element. The presence of intermetallic particles causes low resistance to localized corrosion. In order to prevent the corrosion, several surface treatments have been evaluated, being sol-gel films the most prominent. The aim of this work is to obtain, develop and characterize films of cellulose acetate (AC) combined with tetraethylortosilicate (TEOS) for corrosion protection of aluminum alloy 2024-T3 in NaCl 0.05 mol L-1 solution. In addition, the effect of the AC and TEOS ratio on the electrochemical behavior of the coated metal surface was investigated. Different corrosion inhibitors were incorporated into the sol-gel solution. The anticorrosive properties of the alloy with the films were studied using electrochemical impedance spectroscopy in different immersion times. The chemical structure of the films was determined by infrared spectroscopy, while the morphological was examined by scanning electron microscopy. It was verified that the coatings obtained from solutions containing 70% (w/w) of TEOS, 30% (w/w) of cellulose acetate and 1.10-3 mol L-1 of cerium nitrate provided the best corrosion resistance to AA2024-T3 for prolonged immersion times.

A toxidez por alumínio (Al) é um dos fatores limitantes para a produção agrícola em solos ácidos, os quais abrangem aproximadamente 60% do território brasileiro. Evidências têm relacionado à tolerância ao Al com mecanismos de detoxificação de espécies reativas de oxigênio, uma vez que, além de inibir o desenvolvimento normal da raiz, o excesso de alumínio interfere nas reações enzimáticas. Sua absorção através da parece celular contribui para indução do estresse oxidativo, levando à oxidação de biomoléculas como lipídios, pigmentos e ácidos nucléicos. Com o objetivo de avaliar o efeito da exposição ao Al sobre o metabolismo oxidativo dos genótipos tolerantes UFRGS 17 e UPF 91Al-100-1-4 e sensível UFRGS 930598 de aveia branca, foram feitas análises fisiológicas, genéticas e bioquímicas em plântulas sob condição hidropônica após sete dias de tratamento com 740 μM de AlCl3. Foram analisadas as enzimas superóxido dismutase (SOD), ascorbato peroxidase (APX), catalase (CAT) e glutationa redutase (GR); o conteúdo de tióis não protéicos (NPSH) e ascorbato (AsA), assim como os níveis de clorofila A , B e carotenóides. O estresse oxidativo foi estimado através do teor de MDA, que avalia os níveis de peroxidação de lipídeos e pelo teor de H2O2. Constatou-se que o Al induz estresse oxidativo em aveia e, que os genótipos tolerantes UFRGS 17 e UPF 91Al100-1-4 apresentam mecanismos eficientes de detoxificação. A peroxidação de lipídeos é significativa apenas no genótipo sensível, há um decréscimo na produção de H2O2 na presença do Al, o mesmo é verificado para as atividades enzimáticas da CAT e APX. Os genótipos tolerantes aumentam a atividade de SOD e GR, assim como o teor de AsA e NPSH. Os genótipos tolerantes apresentam maior crescimento radicular comparado ao sensível e a tolerância ao Al nestes genótipos é governada pelo mesmo gene. A diferente deposição de Al nos tecidos da raiz entre os genótipos tolerantes sugere que o mecanismo de tolerância não seja de detoxificação externa, mas, possivelmente, relacionado à redução do estresse oxidativo causado pelo Al. / The toxicity of aluminum (Al) is one of the limiting factors to agriculture in acid soils, which cover approximately 60% of Brazilian territory. It is suggested that Al tolerance mechanisms is related to reactive oxygen species detoxification. Once Al not only inhibits the normal root development but also interferes with enzymatic reactions. Al uptake contributes to oxidative stress induction, leading to oxidation of biomolecules such as lipids, pigments and nucleic acids. In order to evaluate the effect of Al on the oxidative metabolism of tolerant oat genotypes (UFRGS 17 and UPF 91Al-100-1-4), and sensitive UFRGS 930598 oat, physiological, genetic and biochemical analysis were conducted under hydroponics after seven days of treatment with 740μM AlCl3. We analyzed the enzymes superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT) and glutathione reductase (GR), the content of non-protein thiols (NPSH) and ascorbate (AsA), and the levels of chlorophyll A, B and carotenoids. Oxidative stress was estimated by H2O2 levels and MDA content, which assesses the level of lipid peroxidation. It was found that Al induces oxidative stress in oat and the tolerant genotypes UFRGS 17 and UPF 91Al100-1-4 have efficient mechanisms of detoxification. The lipid peroxidation is significant only in the sensitive genotype. There is also a decrease in H2O2 production in the presence of Al. The activities of CAT and APX are reduced upon Al exposure. The tolerant genotypes increase the activity of SOD and GR, as well as the content of AsA and NPSH. The tolerant genotypes have longer roots compared to the sensitive one. Al tolerance in these two genotypes is governed by the same gene. The different Al deposition in the root tissues of tolerant genotypes suggests that the mechanism of tolerance is not external detoxification, but possibly related to reduction of the oxidative stress caused by Al.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7542_1.pdf: 2911934 bytes, checksum: 78998b306d462867774180e86413cfd6 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco / A liga de alumínio utilizada nesse estudo foi catalogada pela Aluminium Association como AA 8023, pertence ao sistema Al-Fe-Mn e possui como principal característica uma elevada resistência associada a uma boa formabilidade, sendo utilizada em aletas de radiadores automotivos e embalagens de alta resistência. Nesse contexto, o estudo da cinética de recristalização assume um papel relevante por possibilitar o controle do estado encruado em função do tempo de tratamento. O objetivo desse trabalho é determinar as cinéticas de recristalização para cada propriedade (tensão de escoamento e alongamento) para melhor entendimento da fenomenologia formabilidade א resistência. Inicialmente foram realizadas análises térmicas diferenciais - ATD para identificação dos domínios de transformação de fase da liga encruada. Em seguida diferentes amostras foram recozidas isotermicamente nas temperaturas de 310°C (pico da curva ATD), 295°C e 325°C em tempos que variaram de 5 min a 120 min. As amostras tratadas foram submetidas a ensaio de tração uniaxial, segundo a norma ASTM-E8M-89B, para levantamento das curvas propriedade versus tempo. Os valores das propriedades mecânicas (tensão de escoamento e alongamento) foram relacionados biunivocamente aos da fração transformada para determinação da cinética de recristalização. Para melhor compreensão da formabilidade א resistência, propriedades conflitantes, também foi feito um estudo do potencial de encruamento onde foram realizados ensaios de tração para determinação da tensão de escoamento para espessuras que variaram de 1,0 mm a 4,0 mm, laminadas até 80%, a uma taxa de deformação de 1,8 s-1 para produzir chapas com espessuras até 1,0mm (80%). Para análise microestrutural foi utilizada microscopia eletrônica de varredura MEV onde os efeitos da recristalização foram observados a partir das fraturas em corpos de prova submetidos a diferentes condições de tratamentos térmicos (recozimento). Os resultados mostraram que a cinética de recristalização descrita utilizando equações, obtidas indiretamente a partir das propriedades mecânicas consideradas, aproximam-se do comportamento sigmoidal proposto por Johnson-Mehl-Avrami

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7643_1.pdf: 1764025 bytes, checksum: f23728242379377d6f5e57752f7da246 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / O desenvolvimento de compósito de matriz metálica (CMM) tem sido considerado como uma das maiores inovações dos materiais nos últimos trinta anos. Estes novos materiais vêem recebendo muita atenção de pesquisadores no mundo inteiro pela diversidade de aplicações industriais devido, principalmente, aos altos valores das propriedades mecânicas, bem superiores aos das ligas não reforçadas. Os fatores que ainda limitam a disseminação de utilização destes materiais têm sido a compatibilidade entre a matriz e o reforço e o alto custo de produção relativos ao modo de incorporação do reforço. Neste trabalho de dissertação, foram desenvolvidos alguns equipamentos que tornaram possível a elaboração de materiais compósitos a base de alumínio pelo processo de reofundição. Foram feitas duas máquinas: uma para incorporação do reforço sob agitação mecânica da liga fundida e uma outra para compactação, através da mesa vibratória com suporte para o molde de solidificação. Partindo destes equipamentos, foram desenvolvidos compósitos com matriz metálica de alumínio (Al- 5,0Si-1,0Cu) reforçado com 1, 2 e 4% alumina (Al2O3). Estes materiais foram produzidos por fundição convencional com a incorporação do reforço sob agitação mecânica (Stirring cast) e vazamento da liga reforçada no estado semi-sólido (rheocasting). Depois de elaborados, os compósitos foram caracterizados microestruturalmente por microscopia óptica. Ensaios de trabalhabilidade, conformação e usinagem, foram realizados para se avaliar a possibilidade de fabricação de peças e componentes estruturais, disseminando a utilização deste tipo de material para indústria em geral. Para o ensaio de conformação, o material foi aquecido durante 1 hora a 515 oC num forno tipo mufla e depois foi deformado num laminador do tipo ourives, com taxa de deformação de 1,6 s-1 e redução (Dh) por passe constante. Os ensaios de usinagem foram feitos num torno mecânico com comando numérico computadorizado (CNC). Considerando-se o teor de alumina incorporado, a usinabilidade do material foi avaliada em função da qualidade do acabamento superficial (rugosidade). Os resultados mostraram que o processo de reofundição foi eficaz e o reforço incorporado distribui-se por toda a matriz, principalmente nos contornos de grão. É possível conformar-se estes materiais a quente com passes superiores a 10%, sem comprometer sua integridade estrutural. Na usinagem, o mecanismo predominante, do desgaste da ferramenta de corte, foi a abrasão com formação de aresta postiça, mas mostrou-se que é possível produzir-se peças mecânicas por este processo de fabricação. Os compósitos com matriz de alumínio reforçados com partículas finas de alumina (Al2O3) mostraram-se muito promissores para aplicação industrial, desde que sejam controlados o tamanho e a morfologia (quantidade e dispersão) do reforço na matriz

Células de combustível são dispositivos onde ocorre a oxidação eletroquímica de um combustível, apresentando maior eficiência, segurança e escalabilidade do que a maioria dos motores de combustão interna. A geração de hidrogênio a partir do alumínio possui a vantagem de utilizar-se metal que pode ser completamente recuperado, reciclado e reprocessado. Além disso, refugos feitos à base de alumínio tais como: latas de bebidas; peças de dispositivos eletrônicos; brinquedos; dentre outros, podem ser utilizados para geração de hidrogênio, o que incentivaria a reciclagem de materiais. A reação ocorre com a água na presença de álcalis fortes, tais como NaOH e KOH, que atuam como catalisadores, não sendo assim consumidos no processo. O objetivo principal deste trabalho é a construção de uma célula de combustível de baixa temperatura, denominada na literatura de PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell, Célula de Combustível com Membrana de Troca de Prótons) acoplada à geração local de hidrogênio por meio da corrosão alcalina do alumínio. Foram realizados experimentos variando-se os seguintes itens: concentração dos álcalis (de 1 a 3 mol.L-1), temperatura (295 a 345 K) e forma do metal (folhas de alumínio com 0,02 mm de espessura, lâminas com 0,5 mm e com 1 mm de espessura). Nesta primeira etapa, verificou-se que a concentração e temperatura influenciam fortemente a reação. Os tempos de reação variaram desde valores próximos de 2 minutos (reação de folhas de alumínio em presença de NaOH a 3 mol.L-1 na temperatura de 325 K) até tempos da ordem de 700 minutos (em experimentos utilizando lâminas de 1 mm a 315 K em presença de KOH 1 mol.L-1). A análise de difração de raios-x juntamente com a microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmou a presença de hidróxido de alumínio na forma de um precipitado de gibsita sobre uma amostra metálica após reação com NaOH, possibilitando a visualização da estrutura cristalina deste precipitado. Após construção e operação do reator alumínio-água acoplado à célula de combustível, obteve-se valores de diferença de potencial máximos da ordem de 150 mV e densidade de corrente máxima próxima a 5.10-3 mA.cm-2. Estes valores encontram-se muito abaixo dos valores esperados para uma célula de combustível de hidrogênio comum (ao redor de 700 mV e 200-400 mA.cm-2, respectivamente). Um modelo transiente simplificado do sistema, baseado em balanços de massa, energia e carga elétrica, foi utilizado para a compreensão do funcionamento do dispositivo. Assim, verificou-se que uma das possíveis causas da operação estar abaixo da eficiência esperada foi devido à baixa relação estequiométrica entre oxigênio alimentado por difusão do ar e vazão de hidrogênio obtido a partir da reação entre alumínio e água. / Fuel Cells are devices where electrochemical oxidation of a fuel occurs, showing more efficiency, safety and scalability than most of the internal combustion engines. The production of hydrogen from aluminum has the advantage to utilize a metal that might be completely recovered, recycled and re-processed. Moreover, wastes made with aluminum such drink cans, pieces of electronic devices, toys, among others, are possible to be utilized to generate hydrogen, which would encourage the material recycling. The reaction occurs with the water in the presence of strong alkali like NaOH and KOH, which act as catalysts, so not being consumed in the process. The main objective of this work is the construction of a low temperature fuel cell, named in the literature as PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) coupled to local hydrogen generation by means of the aluminum alkaline corrosion. Experiments were conducted by varying the following items: alkali concentration (1-3 mol.L-1), temperature (295-345 K) and metal shape (0.02 mm thick aluminum foils, 0.5 mm and 1 mm thick aluminum plates). In this first step, it has been verified that the concentration and temperature strongly influence the reaction. The reaction times varied from values close to 2 minutes (aluminum foils in the presence of NaOH 3 mol.L-1 at 325 K) up to times about 700 minutes (experiments utilizing 1 mm thick plates at 315 K in the presence of KOH 1 mol.L-1). Analysis of Scanning Electron Microscopy (SEM) together with X-ray Difraction (XRD) has confirmed the presence of aluminum oxide as gibbsite precipitate on the metallic sample after reaction with NaOH, which enabled the visualization of its crystalline structure. After construction and operation of the aluminum-water reactor coupled with the fuel cell, maximum values of electrical potential about 150 mV and current density about 5.10-3 mA.cm-2 were obtained. These values are very low in comparison with the values expected for common hydrogen fuel cells (about 700 mV and 200–400 mA.cm-2, respectively). A simplified transient model was developed, based on mass, energy and electric charge balances, in order to understand the operation of the device. It has been verified that one of the possible issues of low efficiency of the operation is due to low stoichiometric ratio between oxygen fed by air diffusion and hydrogen mass flow obtained from aluminum–water reaction.

Neste trabalho, a influência da incorporação de inibidores de oxidação a base de fosfatos ácidos de alumínio na resistência a oxidação de grafites naturais foi avaliada em função do seu teor e da sua razão molar P:Al, através de análise termogravimétrica dinâmica e isotérmica, em uma atmosfera de O2 99,9%. Inibidores de oxidação a base de fosfatos ácidos de alumínio com razões molares P:Al de 1:1, 3:1, 9:1, 12:1 e 23:1 foram produzidos através da reação entre ácido fosfórico e hidróxido de alumínio, e incorporadas em dois tipos diferentes de grafites naturais em flocos. O comportamento térmico e estrutural do inibidor puro e das amostras de grafite contendo o inibidor incorporado foi avaliado através de ensaios termogravimétricos, e por técnicas analíticas como espectroscopia Raman, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, difração de raios X, e microscopia eletrônica de varredura. A energia de ativação aparente foi determinada através de ensaios termogravimétricos isotérmicos para a avaliação do mecanismo de inibição da oxidação. Os resultados mostraram uma relação entre o teor de inibidor incorporado e o aumento da temperatura para inicio do processo de oxidação (temperatura onset) das amostras avaliadas. Este comportamento é atribuído ao bloqueio físico dos sítios ativos para quimisorção de oxigênio por uma camada de fosfato de alumínio, e ao envenenamentode sítios ativos por compostos de fósforo presentes no inibidor. A ação de um mecanismo de bloqueio dos sítios ativos pode ser visto também através do aumento da energia de ativação aparente para o início do processo de oxidação. A taxa de oxidação é significativamente reduzida em temperaturas de até 1000ºC, porém o efeito inibitório cessa em temperaturas superiores a esta. A análise do comportamento térmico do inibidor mostra uma mudança química e estrutural que ocorre nesta faixa de temperaturas, que pode ser responsável pela cessão do efeito inibitório. É atribuída à transformação do metafosfato Al(PO3)3 para o ortofosfato AlPO4, com consequente liberação de P2O5, o mecanismo responsável pelo término do efeito inibitório de oxidação. / In this thesis, the influence of oxidation inhibitors based on acid aluminum phosphate in oxidation resistance of natural graphites was evaluated in terms of its content and P: Al molar ratio through dynamic and isothermal thermogravimetric analysis in an O2 99.9%.atmosphere test. Oxidation inhibitors based in acid aluminum phosphates with P:Al molar ratio of 1:1, 3:1, 9:1, 12:1 and 23:1 were synthesized by reacting phosphoric acid and aluminum hydroxide, and mixing the inhibitor with two different grades of natural graphite flakes. The thermal and structural behavior of pure inhibitor, and the graphite mixed with inhibitor, were evaluated by thermal analysis and other analytical techniques like Raman Spectroscopy, Fourier-transformed Infrared Spectroscopy, X-ray Diffraction e Scanning Electron Microscopy. The apparent activation energy was measured by isothermal thermogravimetric analysis for oxidation inhibition mechanism evaluation. The results show a relationship between the inhibitor content and the increase of oxidation start temperature (onset temperature) in the evaluated samples. That behavior are attributed to blocking the active sites for O2 chemisorption by a aluminum phosphate layer, and the poisoning of active sites by phosphorus compounds coming from the inhibitor. The active site blocking mechanism can be seen through an increase of apparent activation energy for oxidation. The oxidation rate is significantly reduced up to 1000ºC, but the inhibition effect stops at higher temperatures. The thermal and spectroscopic analysis of oxidation inhibitor show a chemical and structural change that can be related to the end of inhibitory effect in temperatures higher than 1000ºC. The transformation of metaphosphate Al(PO3)3 to a orthophosphate AlPO4, with gaseous P2O5 emission, is attributed to the end of oxidation inhibition effect.