Orientador: Celso Aparecido Bertran / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T14:42:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Macedo_MariaIaponeideFernandes_D.pdf: 2609300 bytes, checksum: bba667beba8455480aa87ab8a4ba8138 (MD5) Previous issue date: 1999 / Doutorado

A combinação de óxido de alumínio (Al2O3) com hidróxido de alumínio (Al(OH)3) resulta numa maneira interessante de produzir cerâmicas porosas com baixa condutividade térmica, alta área superficial específica, elevada refratariedade e estabilidade química, com custos competitivos. Devido a essas características, esse sistema tem grande potencial de aplicação tecnológica em catalisadores, isolantes térmicos e filtros para altas temperaturas. Apesar do bom desempenho, essas cerâmicas ainda apresentam limitações tais como a baixa resistência termomecânica, devido à elevada porosidade (principalmente, naqueles materiais com fração volumétrica de poros acima de 50%) e redução de porosidade causada pelos fenômenos de sinterização e crescimento de grãos que se intensificam acima de 1100°C. Por esse motivo, investigações adicionais são necessárias a fim de minimizar esses aspectos negativos. Este trabalho teve como objetivo desenvolver estruturas porosas moldáveis (porosidade acima de 50%) de alta alumina, com adequada resistência mecânica (acima de 10 MPa em compressão) e que fossem resistentes à densificação, para uso em temperaturas acima de 1100°C. Inicialmente foi realizado um estudo sobre a decomposição térmica (temperatura variando de 300°C a 1500°C) de três tipos de hidróxidos de alumínio com diferentes granulometrias (1, 10 e 100 µm) a fim de avaliar seus potencias como agentes porogênicos. Em seguida, por meio de ensaios reológicos, determinou-se as condições ideais de dispersão e mistura das partículas de alumina calcinada, hidróxido de alumínio e alumina hidratável. Em uma segunda etapa do trabalho, suspensões aquosas de alumina calcinada (D50: 1 µm ou 2,5 µm) consolidadas com alumina hidratável foram preparadas com diferentes proporções (0 - 67,5% vol.) de Al(OH)3 (D50: 1 µm ). Para os tipos de Al(OH)3 com partículas maiores foram preparadas somente as composições contendo 22,5% vol. de alumina calcinada (2,5 µm), 67,5% de hidróxido de alumínio e 10% vol. de alumina hidratável. As amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em 1100°C, 1300°C e 1500°C durante 3 h. O comportamento durante a sinterização foi acompanhado por meio de dilatometria e as estruturas verdes/secas e sinterizadas foram caracterizadas em relação à porosidade total e tamanho médio dos poros, resistência à compressão e módulo elástico. A evolução da microestrutura foi avaliada usando microscopia eletrônica de varredura. Comprovou-se a ação porogênica do Al(OH)3 em matrizes de alumina calcinada. Essa ação depende de diversos fatores como teor adicionado, temperatura máxima de sinterização e da relação entre as granulometrias da matriz e do Al(OH)3. Variando-se esses parâmetros, estruturas com elevada porosidade (acima de 50%) e resistência à ruptura por compressão (acima de 10 MPa) foram obtidas. Foi observado que a alumina hidratável, utilizada como ligante, desempenha papel de grande importância no desenvolvimento da microestrutura desses materiais, particularmente em temperaturas abaixo de 1000°C. / The combination of aluminum oxide (Al2O3) and aluminum hydroxide (Al(OH)3) results in an interesting way of producing porous ceramics of low thermal conductivity, high specific surface area, high refractoriness, and chemical stability at competitive costs. Consequently, such a system shows great potential for technological applications in catalysts, thermal insulators and filters for high temperatures. Despite the good performance of those ceramics, they still have limitations, as low thermomechanical strength, due to high porosity (especially materials whose volume fraction of pores exceeds 50%) and reduced porosity caused by the sintering phenomena and grain growth intensified above 1100°C. Therefore, further research is required for the minimization of such negative aspects. This thesis addresses the development of moldable porous structures (porosity higher than 50%) of high alumina with proper mechanical strength (above 10 MPa in compression) and densification resistance, for use at temperatures above 1100°C. First, a study on the thermal decomposition (temperatures ranging from 300°C to 1500°C) of three types of aluminum hydroxides of different granulometries (1, 10 e 100 µm) was conducted for the evaluation of their potential as porogenic agents. Rheological measurements enabled the determination of the optimal conditions for the dispersion and mixing of the calcined alumina particles, hydratable alumina and aluminum hydroxide. In a second stage of the study, aqueous suspensions of calcined alumina (D50: 1 µm ou 2.5 µm) consolidated with hydratable alumina were prepared with different proportions (0 - 67.5 vol.%) of Al(OH)3 (D50: 1 µm ). However, for Al(OH)3 with larger particles, were only prepared compositions with 22.5 vol.% of calcined alumina (2.5 µm), 67.5 vol.% of aluminum hydroxide, and 10 vol.% of hydratable alumina. The samples were heat treated at 1100, 1300 and 1500°C for 3 h. The behavior during sintering was studied by dilatometry and the green/dried and sintered structures were characterized regarding the total porosity and average pore size, compressive strength and elastic modulus. The evolution of the microstructure was evaluated by scanning electron microscopy. The porogenic action of Al(OH)3 on a calcined alumina matrix was proved and showed to depend on several factors, as content added, maximum sintering temperature and relationship between the grain size of the matrix and Al(OH)3. Variations in those parameters yielded structures of high porosity (higher than 50%) and resistance to compression fracture (above 10 MPa). The hydratable alumina used as a binder played a major role in the development of the microstructure of such materials, particularly at temperatures below 1000°C.

Made available in DSpace on 2014-06-12T22:56:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3117_1.pdf: 6170973 bytes, checksum: 0557b2189f58fe967942e0b9fd03ab34 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / morfologia esférica e nanopartículas de ouro e prata. Usando a técnica de geração de gotas, foram preparadas três classes de esferas: a primeira contendo apenas quitosana e gel de hidróxido de alumínio (Q/Al); a segunda classe, quitosana e nanopartículas de ouro e prata coloidal (Q/NPs-Au e Q/NPs-Ag); e a terceira classe, formada pelos respectivos híbridos (Q/Al/Au e Q/Al/Ag). O gel de hidróxido de alumínio foi preparado através do processo sol-gel e as nanopartículas de ouro e prata por redução térmica. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia de IV, RMN1H e RMN27Al-MAS, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, análise elementar, espectroscopia de absorção UV-vis, medidas de área superficial (BET) e medidas de viscosidade. Dependendo da técnica utilizada, a quitosana apresentou grau de desacetilação entre 70-79%. O deslocamento químico para o gel de hidróxido de alumínio disperso na solução de quitosana apresentou dois picos: (i) um pico referente ao íon complexo hexaquoalumínio (+3) e; (ii) outro referente ao íon alumínio dinuclear, responsável pelo alargamento do pico. Os principais parâmetros envolvidos na formação das esferas foram a concentração da solução de quitosana e a viscosidade da solução final de Q/Al. Assim, o valor máximo para a formação das esferas Q/Al foi 1173 cP e o valor mínimo foi 83 cP, para as esferas Q/NPs-Ag. O tratamento estatístico feito com 53 esferas, secas (Q/Al) e sinterizadas (Al2O3), mostram que o método usado produz esferas homogêneas, porém, as esferas calcinadas apresentaram assimetria moderada. Os resultados de difração de raios-X das aluminas calcinadas em 200 °C, 400 °C, 600 °C e 800°C mostram que as fases presentes são boemita, Al2O3 e Al2O3. As bandas de infravermelho na região entre 500-900 cm-1 referem-se aos modos vibracionais da ligação Al O (AlO6 e AlO4). O deslocamento químico obsevado por RMN27Al-MAS indica que os grupos AlO6 estão presente em maior quantidade, enquanto os grupos AlO4 estão em menor quantidade. As bandas de plasmons em 535 nm e 433 nm confirmaram a formação das nanopartículas de Au e Ag. O diâmetro médio das nanopartículas formadas foi de 14,96 nm, para as nanopartículas de ouro; e 14,28 nm para as nanopartículas de prata. O deslocamento das bandas em 1600 e 1423 cm-1 para um número de onda menor indica que os grupos NH2 da quitosana estão envolvidos na redução/estabilização das nanopartículas de Au e Ag. Após a calcinação das esferas Q/Al/Au a 600 °C, foi observada a presença da banda de plasmon (= 535 nm) indicando, ainda, a presença de nanopartículas de ouro. As esferas sintetizadas podem ser aplicadas em processos catalíticos, como por exemplo, em reações de epoxidação de olefinas

Orientador: Marcia Miguel Castro Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T07:45:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Escobar_EduardoMarchioni_M.pdf: 4616166 bytes, checksum: 408a53eb5fa36485cc72a600c9361d94 (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Recrystallised alumina is used as a high performance crucible material. Its thermal shock resistance is known to be affected by component shape, and also by processing variables, since the defects and internal stress at both the microscale (i.e. between grains due to anisotropic crystal properties) and macroscale (i.e. due to differential shrinkage during sintering) influence the fracture strength. The aim of this thesis is to study the nucleation and growth of defects in pure alumina and Cr-doped alumina, and to investigate how their behavior is affected by residual stresses, such those introduce by thermal expansion of the crystal grains. In this thesis, digital image correlation is applied to polycrystalline aluminas (i.e. Cr-doped alumina and pure alumina with average grain 3.6 µm and 1.5 µm respectively) that are stressed in an optical microscope. The defect size and the surface crack opening displacement were measured using digital image correlation. The distribution and population of crack nucleating defects were obtained by in-situ observation of the stressed surface and by analysis with digital image correlation. These data are then compared with independent measurements of the defect population using Hertzian indentation, from which defect populations are derived for the pure and Cr-doped alumina samples. Grain boundary plane and grain orientations in the vicinity of crack nuclei were characterised by electron microscopy. Crack nuclei were shown to develop at boundaries predicted to have high tensile thermal strains, caused by the orientation of the grain boundary plane relative to the adjacent grains, such as basal plane grain facets. The techniques of focused ion beam (FIB) milling and electron backscatter diffraction (EBSD) characterization of the crystallographic orientations and structure of cracked grain boundaries were used to provide data for a model to explain the cracking of these boundaries as a result of the thermal strains and the anisotropic thermal expansion behaviour of alumina.

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:17:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_MarceloJuni_M.pdf: 5746998 bytes, checksum: a3e27932e37d97ea466453249e3f1ea4 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador : Trevor William Clyne / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T15:30:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Robert_MariaHelena_M.pdf: 9893374 bytes, checksum: 89f0a9802488b1314d24f1e58b52da53 (MD5) Previous issue date: 1979 / Resumo: Foi analisado o comportamento dos aluminatos, TiAl3, NbAl3 e ZrAl3, tidos como prováveis refinadores do Alumínio, quando inoculados ao líquido em diferentes condições de concentração, temperatura e tempo de retenção do banho previamente ao vazamento. Foram utilizadas condições práticas e críticas de inoculação e vazamento, e os efeitos de refino observados foram associados ao comportamento do aluminato no líquido, em cada caso. Os três tipos de aluminatos analisados apresentaram diferentes resultados: enquanto o TiAl3 se dissolveu rapidamente no líquido em condições práticas de utilização e também rapidamente se reprecipitou em banhos saturados com respeito ao Titânio, o NbAl3 apresentou uma alta estabilidade, com forte tendência à aglomeração e coalescência, mesmo em banhos sujeitos às condições críticas. O ZrAl3 apresentou um comportamento intermediário, com dissolução e reprecipitação lentas. Quanto ao efeito de refino obtido, a rápida dissolução do TiAl3 pareceu não ter um efeito significativo: um alto grau de refino é obtido em qualquer condição. O mais fraco efeito produzido pelo NbAl3 em relação ao TiAl3, pode ainda ser reduzido pela aglomeração e/ou decantação de suas partículas. Quanto ao ZrAl3 quando utilizado em condições que assegurem a sua sobrevivência, produziu um efeito de refino comparável ao obtido com TiAl3 em alguns casos / Abstract: The effect of using certain transition metals as grain refining agents for cast aluminum was investigated over a range of melt concentrations and thermal conditions. The relative efficiencies of Ti, Nb and Zr were characterized. These results were correlated with the observed behavior of the aluminides TiAl3, NbAl3 and ZrAl3 (which are thought to act as substrates for multiple nucleation of grains of aluminlum) in liquid aluminium. Particles of the three compounds were found to exhibit different characteristics. For example, TiAl3 dissolves rapidly under many conditions and may also be rapidly reprecipitated from saturated solution, while NbAl3 has a higher stability and is thus more subject to agglomeration and coalescence during holding. The behavior of ZrAl3 was found to be intermediate between these extremes. These characteristics were related to features of the grain refinernent observed. Strong refinement was obtained with titanium, corresponding to easy precipitation kinetics for TiAl3, possibly on stable substrates of boride particles. Refinement is also observed with niobium and zirconium, although it is generally less pronounced and may be reduced by agglomeration and sedimentation phenomena, with poisoning of nucleation sites a further possibility / Mestrado / Mestre em Ciências

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The first question addressed in this thesis is whether the cumulative triboemission from the abrasion of alumina by a diamond indenter (repeat-pass sliding) correlates with the volume of material removed and, in particular, whether transitions in the rate of material removal are mirrored in the cumulative triboemission rate. As a function of load and number of diamond passes, several wear regimes are observed that are characterized from SEM micrographs by different relative proportions of plastic flow material and fractured surface in the wear scar. In all but one wear regime, the correlation between the wear volume and cumulative triboemission is modest (linear regression coefficient R2 = 0.71); including the one atypical wear regime worsens the correlation. The wear volume and cumulative triboemission are shown to be random variables with normal and lognormal distributions, respectively. Again, excluding the atypical wear regime, the correlation between the logarithms of the estimated population means is significantly better (R2 = 0.91) than the correlation between wear volume and cumulative triboemission for individual samples. In addition to the overall correlation between wear volume and cumulative triboemission, transitions from one wear regime to another are marked by changes in the slope of the mean cumulative triboemission versus pass number. These transitions correlate with the relative fraction of plastic flow debris in the wear scar. The second question addressed in this thesis is whether the introduction of the chemical vapor aluminum tri-sec butoxide, [C2H5CH(CH3)O]3Al, ATSB, into the boundary layer of an alumina-on-alumina sliding contact can reduce wear and friction. A split-plot factorial experiment was conducted; the factors tested, in addition to the presence or absence of ATSB, were normal load, sliding speed, and surface roughness. The main conclusions of the experiment are that ATSB has no statistically significant effect on specific wear, but that the presence of ATSB reduces friction by 21% at low sliding speed (0.02 m/s) and increases friction by 26% at high sliding speed (1.2 m/s). / Ph. D.