Orientador: Paulo Hiroshi Sakanaka / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-16T19:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rapozo_CandidodaCunha_D.pdf: 4658907 bytes, checksum: c20ec29944eee7851e2da1107e8ed729 (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: Mostramos neste trabalho as características do aparato experimental montado no Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense (Máquina Linear tipo Espelho LISA) , para produzir o plasma de hélio por rádio freqüência e estudar o seu comportamento quando confinado por um campo magnético de geometria espelho. O plasma foi produzido por uma fonte de microondas com as seguintes características: fRF = 2,45 GHz e PRF = 800 Watts, que pode funcionar em regime contínuo ou pulsado. Os parâmetros do plasma foram estudados em função do campo magnético externo B0, para duas diferentes configurações: 1. região de grande volume de ressonância; 2. região de pequeno volume de ressonância. Para cada região foi feito o mapeamento axial e radial do campo magnético B0, Bz(r,z) e Br(r,z), afim de se verificar a distribuição espacial e orbital das partículas e obter o tempo de confinamento de energia tomando-se por base a equação do balanço de energia. dTej/dT = aj ¿ Tej/tj (j = 1,2) (1) onde os índices 1 e 2 se referem as regiões de grande e pequeno volume aj, tj, são a razão de aquecimento e o tempo de confinamento de energia respectivamente. No estado estacionário, temos: Tej = ajtj (2) onde Tej é a temperatura eletrônica sendo tj função da pressão, temperatura, campo magnético, campo elétrico, etc. Aplicando a microonda na freqüência ciclotrônica dos elétrons wRF = eB0/meC , medimos a temperatura e a densidade dos elétrons Te e ne o potencial flutuante e o potencial de plasma VF e Vp, e obtivemos, ainda, os perfis do campo elétrico Er, Eq e Ez. Variando a distribuição do campo magnético (B1 e B2) pudemos comparar aj e tj com Tej 0para as duas diferentes configurações. Além da influência do campo magnético externo B0, no aquecimento do elétron na ECRH, foi identificada a absorção ressonante ou conversão de onda incidente em onda de Langmuir, com características de caimento paramétrico e processo de termalização (colisões efetivas e Bremsstrahlung inverso). Ondas íon-acústicas modo lento (w < wci cosq) foram observadas com velocidade de fase: Vf = (kbTe/mi)1/2 cosq . (3) Em decorrência da efetiva influência do potencial de rádio freqüência (RF) induzido (VRF) nas características do plasma, a teoria de Bohm, para sondas em plasma, foi modificada. Considerando-se o efeito da voltagem de RF aplicada na corrente de saturação de íons, deduzindo-se urna nova expressão [1]: o que possibilitou explicar o comportamento da freqüência ressonante do plasma-Sheath, detectada experimentalmente no plasma de baixa temperatura e de baixa densidade eletrônica [2]. O diagnóstico foi feito com sonda eletrostática, plana, móvel (axial e radial), sonda Hall, sonda magnética, bobina diamagnética e espectrógrafo / Abstract: We show in this work the characteristics of an experimental device assembled in the Instituto de Física, Universidade Federal Flurninense (Linear Mirror Type Machine LISA) to produce Helium plasma by RF and to study its behavior when confined by a magnetic field with mirrors. The plasma was produced by a micro-wave generator of, fRF = 2.45 GHz, PRF = 800 Watts, which can be operated in steady or pulsed state. The plasma parameters were studied as a function of external magnetic field B0 with two differents configurations: 1. large resonance region, 2. small resonance region. The axial and radial magnetic field B0 ,Bz(r, z) and Br(r, z) were mapped for each configuration in order to verify the spatial distribution, particle orbits and energy confinement time according to the energy balance equation dTej/dt = aj ¿ Tej/tj (j = 1,2) (1) where aj, tj are heating rate and energy confinement time respectively. In steady state, we have Tej = ajtj (2) where Tej is electron temperature and tj is a function of pressure, temperature, magnetic field, electric field, etc. Applying the micro-wave at the electron cyclotron frequency wRF = eB0/meC we measured the electron temperature and density Te, ne, floating potential and plasma potential, VF, Vp and obtained the electric field profile Er, Eq and Ez. Changing the magnetic field distribution (B1, B2), we can compare aj and tj with Tej for the two configurations. Besides the influence of the external magnetic field, B0, in the electron heating of ECRH, it was identified some resonant absorption or mode conversion to Langmuir wave with characteristics of parametric decay, thermalization process (collisions and inverse Bremsstrahlung) and slow ion acoustic mode (w < wci cosq ) with phase velocity Vph = (kbTe/mi)1/2 cosq. (3) As a consequence of the influence of the induced radio frequency (RF) voltage in the plasma, the Bohm's theory of plasma probe was modified. Considering the effect of RF voltage on the ion saturation current, we derived a new expression [1] which allows to explain the frequency behavior of plasma-Sheath resonance, detected experimentally in a low temperature and low density plasma [2] The diagnostic was done with plane movable electrostatic probe, Hall probe, magnetic probe, diamagnetic coil and spectrography / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Paulo Hiroshi Sakanaka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-16T22:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shigueoka_Yoshyuki_M.pdf: 1772625 bytes, checksum: 12a5ca824a2d8d727ded428b94802f37 (MD5) Previous issue date: 1979 / Resumo: Foi desenvolvido um modelo de 1 + zero dimensões, borda abrupta na direção r e uma dimensão na direção z, para estudar a dinâmica do q - pinch, com o campo de polarização. Verificou-se que o efeito do raio do plasma sobre a descarga é apreciável, podendo até inverter o sinal do dBz/dt. A influência do fato do solenôide ser de tamanho finito se manifesta como oscilação de grandezas como Bz, R, Ti, etc. ao longo do eixo z. Estas oscilações são as oscilações transpostas de bounce e não constituem nenhuma instabilidade nova / Abstract: It has been developed a (1 + zero) D model, sharp boundary in r and 1D in z, to study dynarnics e - pinches with bias field, in order to calculate bounce oscilations, plasma temperature, effects of plasma radius on the discharge and the influence of finiteness of the q- pinch coil length on the bounce oscilations. It was observed that the effect of plasma radius variation on discharge is appreciable. It can even invert the sign of dBz/dt. The influence of the finite length coil manifested through oscillations of quantities; such as, Bz, R, Ti and Bi along z axis. These oscillations are z simply bounce oscillations transformed into oscillations in z direction, and do not mean a new instability / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Rene Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física / Resumo: Considera-se o problema da redução de variáveis no modelamento semi-empírico das tochas de plasma. Experimentos fatoriais são usados como uma alternativa à abordagem descrita na literatura, na qual os grupos adimensionais que compSem o modelo são selecionados por tentativas. Emprega-se experimentos fatoriais no estudo de uma tocha de plasma projetada para aquecer ar comprimido, com catodo quente e estabilizada por escoamento em vórtice do gás plasmagênico. São avaliados os efeitos de mudanças na geometria da câmara de descarga sobre a relação tensão x corrente, o fluxo de calor para os eletrodos, o desgaste do catodo, o comprimento médio do arco, as amplitudes das variaçSes nesse comprimento e sobre a estabilidade da tocha. A análise dos resultados confirma os efeitos de mudanças no diâmetro do anodo sobre a relação tensão x corrente e sobre as perdas de calor para os eletrodos e indica a presença de outros. / Abstract: The problem of variables reduction in the semi-empirical modelling of plasma torches is considered. Factorial experiments are used as an alternative to the approach described in the literature, in which the dimensionless groups that constitute the model are selected by attempts. Factorial experiments are employed to study a plasma torch, with hot cathode, stabilized by longitudinal eddy-flow of the plasma gas and designed to heat air. The effects of changes on the geometry of the discharge chamber are evaluated over the characteristic voltage x current, the heat flux to the electrodes, the cathode wear, the mean arc length, the amplitude of the variations in this length and over the stability of the torch. The effects of changes on the anode diameter over caracteristic voltage x current and thermal loses at the electrodes are confirmed by this analysis. The presence of other effects are pointed out.

Orientador : Prof. Dr. Adriano Scheid / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 15/12/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Manufatura / Resumo: Ligas de Níquel do tipo C276 são usadas para proteger componentes de equipamentos como turbinas aeronáuticas ou de geração de energia e refinarias de petróleo, especialmente devido a associação de tenacidade boa e elevada resistência à corrosão. Desempenho promissor tem sido relatado para o processamento de revestimentos pela técnica de plasma com arco transferido (PTA). Para o sistema de ligas NiCrMoW, a liga comercial conhecida como Hastelloy C276, apresenta desafio para o processamento, particularmente quando processos de soldagem estão envolvidos e, em consequência, os depósitos estão sujeitos a diferentes parâmetros de processamento e interação com o substrato. As condições de soldagem, características dos cordões produzidos, bem como a influência do substrato a ser revestido (por meio da sua diluição) demanda estudos para este sistema de ligas, especialmente para entender a influência sobre a microestrutura e propriedades. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi o de avaliar revestimentos da liga Hastelloy C276, processados por PTA sobre substratos de aço inoxidável AISI 316L e ao carbono API 5L X70, para três diferentes níveis de corrente de deposição: 120, 150 e 180 A. A caracterização dos revestimentos foi realizada por microscopia óptica e eletrônica de varredura, difração de raios-X e dureza Vickers. Os revestimentos foram também avaliados quanto à resistência ao desgaste com determinação do coeficiente de atrito e taxa de perda de massa. Os resultados indicaram que a diluição foi fortemente influenciada pelo substrato e aumentou linearmente com a corrente de deposição. Diluição entre 5 e 25 % foram medidas para a deposição sobre aço API 5L X70 e entre 22 e 42 % sobre substrato de aço AISI 316L, sendo os valores superiores deste último associados com a menor condutividade térmica do aço inoxidável. O substrato de aço também influenciou as fases formadas em cada revestimento e, como regra geral, a dureza dos revestimentos reduziu com o aumento da diluição, como consequência da redução de elementos que promovem endurecimento por solução sólida (Mo e W) e também pelo coalescimento das estruturas dendríticas. Maior dureza dos revestimentos sobre aço API 5L X70 foi resultado da menor diluição, menor espaçamento de braços dendríticos (DAS) e maior fração de carbonetos. A taxa de perda de massa em desgaste foi afetada principalmente pela corrente de deposição, que levou a incremente de até 20 %, enquanto pequenas diferenças foram observadas para diferentes substratos. Os revestimentos com maior dureza apresentaram os menores coeficientes de atrito superficial. Palavras-chave: Hastelloy C276. Plasma com Arco Transferido (PTA). Revestimentos. Substratos de Aço. Microestrutura e Propriedades. / Abstract: Nickel-based alloy type C 276 is utilized to protect aircrafts components, oil refinery and power generation components due to an association of good toughness and high corrosion resistance. Ni-based alloy Hardfacing is frequently utilized to protect steel components. For the NiCrMoW, alloy system commercially known as Hastelloy C 276 alloy present, processing challenges, particularly when welding is involved. The Coatings properties depends on deposition parameters and also on interaction with the substrate. Welding parameters and its influence on tracks geometry as well as substrate interaction (dilution) demand research in order to understand the influence on microstructure and coatings properties. The main purpose of this work was to evaluate C 276 coatings alloy by Plasma Tranferred Arc (PTA) deposited with three different current levels, 120, 150 and 180 A, two different substrate, AISI 316L stainless steel and API 5L X70 carbon steel. Processing effect on coatings was evaluated first by tracks geometry and dilution. Coatings were then characterized by Laser, optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction analisys and Vickers hardness. Wear properties of coatings were evaluated by pin on disc sliding wear test. Results indicated that dilution was deeply influenced by the substrate and increased linearly with the deposition current. Dilution between 5 and 25 % was measured for deposition on API 5L X70 steel and from 22 to 42 % on AISI 316L steel substrate, the latter associated with the lower thermal conductivity of the stainless steel. The steel substrate also influenced formed phases but, as a general trend, coating hardness reduced with increasing dilution, as a consequence of reduction on alloying elements which promotes solid solution hardening (Mo and W), carbides fraction and also microstructure coarsening (measured by dendrite arm spacing - DAS). Higher hardness of coatings produced on API 5L X70 was a result of lower dilution, smaller dendrite arm spacing (DAS) and the presence of higher carbides fraction. Coatings on API 5L X70 presented the lower wear mass loss rates, in agreement to hardness results. Wear mass loss rate was affected mainly by deposition current, which induced up to 20 % increase, while lower differences was measured for different substrate steel. The higher hardness observed the lower friction coefficient. Keywords: Hastelloy C276. Plasma Tranferred Arc (PTA). Coatings. Steel Substrates. Microstructure and Properties.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AdrianoSB.pdf: 1824941 bytes, checksum: 9594a533193a54f04b78499b7820f209 (MD5) Previous issue date: 2007-07-30 / The processing of materials through plasma has been growing enough in the last times in several technological applications, more specifically in surfaces treatment. That growth is due, mainly, to the great applicability of plasmas as energy source, where it assumes behavior thermal, chemical and/or physical. On the other hand, the multiplicity of simultaneous physical effects (thermal, chemical and physical interactions) present in plasmas increases the complexity for understanding their interaction with solids. In that sense, as an initial step for the development of that subject, the present work treats of the computational simulation of the heating and cooling processes of steel and copper samples immersed in a plasma atmosphere, by considering two experimental geometric configurations: hollow and plane cathode. In order to reach such goal, three computational models were developed in Fortran 90 language: an one-dimensional transient model (1D, t), a two-dimensional transient model (2D, t) and a two-dimensional transient model (2D, t) which take into account the presence of a sample holder in the experimental assembly. The models were developed based on the finite volume method and, for the two-dimensional configurations, the effect of hollow cathode on the sample was considered as a lateral external heat source. The main results obtained with the three computational models, as temperature distribution and thermal gradients in the samples and in the holder, were compared with those developed by the Laboratory of Plasma, LabPlasma/UFRN, and with experiments available in the literature. The behavior showed indicates the validity of the developed codes and illustrate the need of the use of such computational tool in that process type, due to the great easiness of obtaining thermal information of interest / O processamento de materiais por plasmas tem crescido bastante nos ?ltimos tempos em diversas aplica??es tecnol?gicas, mais especificamente no tratamento de superf?cies. Esse crescimento se deve, principalmente, pela grande aplicabilidade do plasma como fonte energ?tica. Por outro lado, a multiplicidade de efeitos simult?neos presentes no plasma, (intera??es t?rmicas, qu?micas e f?sicas) aumenta a complexidade para entendimento da sua intera??o com s?lidos. Nesse sentido, como um passo inicial para o desenvolvimento desse tema, o presente trabalho trata da simula??o computacional de aquecimento e resfriamento de amostras de a?o e cobre em ambientes de plasma, considerando-se duas configura??es geom?tricas: catodo oco e catodo planar. Para tal, tr?s modelos computacionais foram desenvolvidos na linguagem Fortran 90: um modelo unidimensional transiente sem suporte (1D,t), um modelo bidimensional transiente sem suporte (2D,t) e um modelo bidimensional transiente (2D,t) que considera a presen?a de um suporte na montagem experimental. Os modelos foram desenvolvidos utilizando-se o m?todo dos volumes finitos e, para as situa??es bidimensionais, o efeito de catodo oco sobre a amostra foi considerado como uma fonte externa de calor lateral. Os resultados obtidos com os tr?s modelos computacionais, como a distribui??o de temperatura nas amostras e nos suportes, os seus gradientes t?rmicos, em fun??o de alguns experimentos de aquecimento e resfriamento desenvolvidos pelo Laborat?rio de Plasma, LabPlasma/UFRN, e de experimentos reportados na literatura, apontam para a validade dos c?digos desenvolvidos e ilustram a necessidade da utiliza??o dessa ferramenta nesse tipo de processo, pela sua facilidade de disponibiliza??o de informa??es t?rmicas de interesse