A constante busca por redução de custos e alternativas estratégicas por abastecimento de insumos refratários, tem levado as usinas siderúrgicas à buscar novos fornecedores para atender suas necessidades. Com base na necessidade da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), firmou-se uma parceria entre universidade e empresa, com intuito de desenvolver um novo fornecedor para um insumo refratário o qual só era fornecido por uma empresa. Foi então iniciado um trabalho de investigação das propriedades físico-químicas do material utilizado pela CSN (material de referência), utilizando-se a análise da distribuição granulométrica, composição mineralógica e propriedades mecânicas. A partir deste ponto, convidouse uma empresa genuinamente nacional, para desenvolver um novo produto, com matérias primas nacionais, que tivesse as mesmas propriedades mecânicas do material de referência. O concreto nacional foi caracterizado da mesma forma que o material de referência, em suas propriedades físico-químicas e ensaios mecânicos. Com base nos resultados foi realizado um teste em escala piloto, com aprovação do material. A empresa parceira passou a ter um novo material em sua carteira de produtos comercializado no mercado nacional e a CSN está realizando testes em escala industrial para aprovar um novo fornecedor de concreto refratário de alta resistência mecânica. / The constant search for cost reduction and strategic alternatives for refractory raw materials supply, has led the steelplants to look for new suppliers to meet its needs. Companhia Siderurgica Nacional (CSN) has signed a partnership between universities and companies, aiming to develop a new supplier for a refractory raw material which was only supplied by one company. Then a research based on chemical-physical properties of material used by CSN (reference material) was started, using the analysis of particle size distribution, mineralogical composition and mechanical properties. From this point, a genuine national company was invited, to develop a new product, with national raw materials, which had the same mechanical properties of the reference material. The national castable was characterized in the same way as the reference material in their chemical-physical properties and mechanical tests. Based on the results a test was performed on a pilot scale, with the approval of the material. The partner company has taken on a new material in its portfolio of products marketed in the domestic market and CSN is conducting tests on an industrial scale to approve a new supplier of refractory concrete with high mechanical strength.

A constante busca por redução de custos e alternativas estratégicas por abastecimento de insumos refratários, tem levado as usinas siderúrgicas à buscar novos fornecedores para atender suas necessidades. Com base na necessidade da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), firmou-se uma parceria entre universidade e empresa, com intuito de desenvolver um novo fornecedor para um insumo refratário o qual só era fornecido por uma empresa. Foi então iniciado um trabalho de investigação das propriedades físico-químicas do material utilizado pela CSN (material de referência), utilizando-se a análise da distribuição granulométrica, composição mineralógica e propriedades mecânicas. A partir deste ponto, convidouse uma empresa genuinamente nacional, para desenvolver um novo produto, com matérias primas nacionais, que tivesse as mesmas propriedades mecânicas do material de referência. O concreto nacional foi caracterizado da mesma forma que o material de referência, em suas propriedades físico-químicas e ensaios mecânicos. Com base nos resultados foi realizado um teste em escala piloto, com aprovação do material. A empresa parceira passou a ter um novo material em sua carteira de produtos comercializado no mercado nacional e a CSN está realizando testes em escala industrial para aprovar um novo fornecedor de concreto refratário de alta resistência mecânica. / The constant search for cost reduction and strategic alternatives for refractory raw materials supply, has led the steelplants to look for new suppliers to meet its needs. Companhia Siderurgica Nacional (CSN) has signed a partnership between universities and companies, aiming to develop a new supplier for a refractory raw material which was only supplied by one company. Then a research based on chemical-physical properties of material used by CSN (reference material) was started, using the analysis of particle size distribution, mineralogical composition and mechanical properties. From this point, a genuine national company was invited, to develop a new product, with national raw materials, which had the same mechanical properties of the reference material. The national castable was characterized in the same way as the reference material in their chemical-physical properties and mechanical tests. Based on the results a test was performed on a pilot scale, with the approval of the material. The partner company has taken on a new material in its portfolio of products marketed in the domestic market and CSN is conducting tests on an industrial scale to approve a new supplier of refractory concrete with high mechanical strength.

In this thesis different aspects of calcium-aluminate (CA) as biomaterial are presented. Calcium aluminate is a chemically bonded ceramic with inherent properties making it suitable for use as biomaterial in some applications. In this thesis the emphasis is put on the basic chemical, physical and mechanical properties that may be achieved using the CA system as well as synthesis of the CA raw material. The basis for using CA in any application is the synthesis of the raw material. Different synthesis routes for producing CA are presented with focus on high temperature routes and the micro-structural and phase development during synthesis. As a base for further understanding of the CA properties a thorough outline of the reaction chemistry for CA is presented also including a description of how the reactions may be controlled and how formulations can be designed. The surface reactions of CA when subjected to simulated body fluid showed that CA is in vitro bioactive. An in vivo study in teeth also indicates that CA produces apatite at the tooth material interface. Dental materials are subjected to a harsh environment in the mouth with high mechanical forces, erosion and thermal changes. Also the demands on precise handling characteristics are high. For these reasons the in vitro evaluation of physical and mechanical properties are important. In this work several mechanical and physical properties of Ca-based formulations for dental applications has been tested using different methods. Some attention is also put on the specific characteristics of CA and the difficulties that arise when new material classes needs to be tested according to consensus standard methods. Finally studies on a CA-based formulation intended for Vertebroplasty is presented. The studies include basic mechanical properties as well as testing the material in an in vitro model utilising synthetic cancellous bone.

Thesis (Ph. D.)--Rutgers University, 2008. / "Graduate Program in Ceramic and Materials Science and Engineering." Includes bibliographical references (p. 155-163).

Thesis (Habilitationsschrift)--Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. / Includes bibliographical references (p. 225-232).

O presente trabalho descreve os processos de preparação do aluminato de bário e cálcio, material emissor de elétrons, empregados nos catodos do tipo impregnado para utilização em uma válvula de microondas do tipo TWT. Os catodos investigados constituem-se de uma pastilha de tungstênio porosa impregnada com aluminato de bário e cálcio com proporção molar 5:3:2. Para a síntese do aluminato, utilizaram-se três diferentes métodos: reação em estado sólido, precipitação e cristalização. A termogravimetria auxiliou na consolidação dos procedimentos de preparação dos aluminatos de modo a definir os parâmetros de pirólise/calcinação. Verificou-se que a técnica que apresentou melhores características de síntese foi o método da cristalização, pois esta apresentou uma menor temperatura de formação do aluminato (800ºC) em atmosfera oxidante (O2), quando comparada às técnicas de reação em estado sólido e de precipitação (temperatura de 1000ºC em atmosfera redutora – H2). Utilizou-se o conceito da distribuição da função trabalho prática (PWFD) de Miram para a caracterização termiônica dos catodos impregnados. Empregando-se este método, foi possível traçar o perfil termiônico do catodo com aluminato de bário e cálcio. As curvas PWFD apresentaram a função trabalho média do catodo aluminato de, aproximadamente, 2,00 eV. / In the present work it is described the barium calcium aluminate manufacture processes employed to produce impregnated cathodes to be used in a traveling-wave tube (TWT). The cathodes were developed using a tungsten body impregnated with barium and calcium aluminate with a 5:3:2 proportion (molar). Three different processes were investigated to obtain this material: solid-state reaction, precipitation and crystallization. Thermal analysis, thermogravimetry specifically, supported to determine an adequate preparation procedure (taking into account temperature, time and pirolisys atmosphere). It was verified that the crystallization showed a better result when compared to those investigated (solid-state reaction and precipitation techniques – formation temperature is about 1000ºC in hydrogen atmosphere), whereas it presented the lower formation temperature (800ºC) in oxidizing atmosphere (O2). It was used the practical work function distribution theory (PWFD) of Miram to characterize thermionic impregnated cathode. The PWFD curves were used to characterize the barium-calcium aluminate cathode. PWFD curves shown that the aluminate cathode work function is about 2,00 eV.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-24Bitstream added on 2014-06-13T20:48:19Z : No. of bitstreams: 1 burger_cp_me_jabo.pdf: 769968 bytes, checksum: 7766d90823dbf5c423709325e1af199c (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O tratamento de não união e união retardada é um desafio constante na rotina do ortopedista veterinário. A dificuldade de se conseguir repouso adequado dos pacientes submetidos à osteossíntese, frequentemente, resulta em consolidações mal sucedidas. Com o objetivo de se avaliar o comportamento do cimento de aluminato de cálcio, foram induzidos defeitos ósseos de 3,57mm de diâmetro nos fêmures de 12 coelhos, sendo os do lado direito preenchidos com o referido biomaterial e os do esquerdo permaneceram vazios. Aos 15, 30 e 60 dias de pós-operatório, realizaram-se avaliações clínico-cirúrgicas, radiográficas e histológicas, a fim de se observar o potencial osteoindutor e osteocondutor do biomaterial no defeito ósseo, e se houve osteointegração. Os resultados evidenciaram que o cimento aluminoso, nesta formulação, não possui esses potenciais e nem poder de osteointegração, possivelmente por possuir porosidade reduzida / The treatment of non union and delayed union is a constant challenge for veterinary orthopedists. The difficulty in achieving adequate rest for patients which have undergone osteosynthesis results in unsuccessful bone consolidations. With the aim of evaluating the behavior of a calcium aluminate cement, bone defects of 3,57 mm of diameter were induced in femurs of 12 rabbits. The defects on the right side were filled with the biomaterial and the ones on the left side remained unfilled. The evaluation periods occurred at 15, 30 and 60 days after surgery. Clinical, surgical, radiographic and histological evaluations were performed in order to observe the osteoinductive and osteocondoctive potential of the biomaterial on the bone defects, as well to verify if there was osteointegration. The results showed that the aluminate cement does not have these potencial and nor cause osteointegration in the formulation used in this study

Resumo: O tratamento de não união e união retardada é um desafio constante na rotina do ortopedista veterinário. A dificuldade de se conseguir repouso adequado dos pacientes submetidos à osteossíntese, frequentemente, resulta em consolidações mal sucedidas. Com o objetivo de se avaliar o comportamento do cimento de aluminato de cálcio, foram induzidos defeitos ósseos de 3,57mm de diâmetro nos fêmures de 12 coelhos, sendo os do lado direito preenchidos com o referido biomaterial e os do esquerdo permaneceram vazios. Aos 15, 30 e 60 dias de pós-operatório, realizaram-se avaliações clínico-cirúrgicas, radiográficas e histológicas, a fim de se observar o potencial osteoindutor e osteocondutor do biomaterial no defeito ósseo, e se houve osteointegração. Os resultados evidenciaram que o cimento aluminoso, nesta formulação, não possui esses potenciais e nem poder de osteointegração, possivelmente por possuir porosidade reduzida / Abstract: The treatment of non union and delayed union is a constant challenge for veterinary orthopedists. The difficulty in achieving adequate rest for patients which have undergone osteosynthesis results in unsuccessful bone consolidations. With the aim of evaluating the behavior of a calcium aluminate cement, bone defects of 3,57 mm of diameter were induced in femurs of 12 rabbits. The defects on the right side were filled with the biomaterial and the ones on the left side remained unfilled. The evaluation periods occurred at 15, 30 and 60 days after surgery. Clinical, surgical, radiographic and histological evaluations were performed in order to observe the osteoinductive and osteocondoctive potential of the biomaterial on the bone defects, as well to verify if there was osteointegration. The results showed that the aluminate cement does not have these potencial and nor cause osteointegration in the formulation used in this study / Orientador: Cíntia Lucia Maniscalco / Coorientadora: Paola Castro Moraes / Banca: Julio Carlos Canola / Banca: Gustavo Garkalns de Souza Oliveira / Mestre

O desenvolvimento de laseres de estado sólido compacto operando na região do infravermelho médio, entre 2 - 5 ?m, tem recebido considerável atenção nos últimos anos. Esses dispositivos oferecem grande potencial como fonte de luz para uma infinidade de aplicações, como por exemplo laseres para medicina e sensores químicos remotos. Laseres operando na região de 2.8 ?m tem interesse particular na medicina devido a forte banda de absorção da água nessa região espectral. Para se conseguir forte emissão laser próximo a 2.8 ?m têm sido investigadas famílias de vidros não-óxidos, como por exemplo vidros fluoretos de metais pesados e vidros chalcogenetos, dopados com Er3+. Entretanto esses vidros são caros, difíceis de serem feitos, além de serem tóxicos. Por essa razão o desenvolvimento de um vidro óxido seria ideal, já que são mais baratos, relativamente fáceis de serem produzidos, além de não serem tóxicos. A desvantagem dos vidros óxidos é a sua alta energia de fônons, quando comparada aos vidros haletos e chalcogenetos, que aumenta a taxa de transição não radiativa. Seria interessante investigar um sistema vítreo que tivesse propriedades otimizadas, ou seja, boas propriedades ópticas, térmicas e mecânicas, e baixa energia de fônons. O sistema vítreo aluminato de cálcio seria um candidato para essas aplicações, já que preenche essas exigências. Porém não há na literatura informações a respeito da influência de pequenas quantidades de elementos terras raras nas propriedades desses vidros, e qual é a concentração ideal desses íons. O objetivo dessa tese foi investigar composições de vidros aluminato de cálcio (48,1 CaO : 40.8 Al2O3 : 4.1 MgO : 7.0 SiO2) dopados com Nd2O3, Er2O3 ou Yb2O3, e verificar qual a influência desses íons nas propriedades ópticas, térmicas, mecânicas e termo-ópticas. Investigou-se também qual a influência da atmosfera de fusão. Com esse objetivo as amostras foram fundidas em cadinhos de grafite sob vácuo, e em cadinhos de platina, ao ar, ambas as fusões ocorreram a 1400 °C. As amostras foram investigadas através de difração de raios-X e microscopia óptica, cujos resultados confirmaram o estado amorfo das amostras preparadas. As amostras não apresentaram estrias e tiveram boa transparência óptica. Os espectros de transmitância mostraram que o processo de fusão a vácuo eliminou completamente a forte banda de absorção próxima a 3 ?m devida a água. O corte da transmitância na região do infravermelho ocorreu em 5.5 ?m, sendo independente do tipo do íon terra rara presente na composição do vidro. O índice de refração em 546.1 nm aumentou de 1.6702 (amostra base) para 1.6876 (amostra dopada com 8% de Er2O3). Este acréscimo no índice de refração é atribuído a um aumento da polarizabilidade eletrônica do vidro devido ao aumento de oxigênios nonbridging. A densidade aumenta de 2.92 g/cm3 (amostra base) para 3.12 g/cm3 (amostra dopada com 8% de Er2O3), esse aumento é explicado levando em consideração a massa dos átomos terras raras, que são maiores em relação ao Al2O3. A dureza dos vidros aluminato de cálcio diminuiu de 865 kg/mm2 (amostra base) para 781 kg/mm2 (amostra dopada com 8% de Er2O3), ou seja aproximadamente 11% de decréscimo. No caso da temperatura de transição vítrea, Tg, esse decréscimo é de aproximadamente 8%, sendo 841 °C para a amostra base e 782 °C para a amostra dopada com 8% de Er2O3. Para o vidro base, a difusividade térmica foi de 5.75 x 10-3 cm2/s e a condutividade térmica foi de 15.5 x 10-3 cm-1 K-1. Tanto a difusividade quanto a condutividade térmica decresceram na mesma proporção da dureza e Tg, conforme substitui-se a alumina pelo óxido terra rara. Esta é uma indicação de que os átomos terras raras atuam como modificadores de rede, abrindo a estrutura do vidro, diminuindo a resistência mecânica e atuando como barreiras térmicas no material. A resistência ao choque térmico dos vidros aluminato de cálcio é de 339 W/m, semelhante aos vidros silicatos que é de 358 W/m, e aproximadamente quatro vezes maior que a dos vidros fluoretos, 86 W/m. Este resultado confirma a hipótese de que os vidros aluminato de cálcio podem suportar variações abruptas de temperatura. Através da espectroscopia de lente térmica foram obtidas a eficiência quântica dos vidros aluminato de cálcio dopados com Nd2O3 e Er2O3. No caso das amostras dopadas com concentrações menores de 3% de Nd2O3 a eficiência quântica foi de aproximadamente 80%. Esses resultados indicam que os vidros aluminato de cálcio são excelentes candidatos para laseres de estado sólido e demais aplicações ópticas na região do infravermelho médio. / The development of compact solid-state lasers operating in the midinfrared wavelength region (2 -5 ?m) has been an area of considerable activity in the last few years. These devices offer great potential as light sources for applications as medical lasers as well as in remote chemical sensing devices. Light sources in the 2.8?m region are of particular interest for medical applications due to the strong water absorption in this spectral region. Apart from allowing extremely precise cutting and ablation of water-containing tissues, the other advantages of using light sources operating at 2.8 ?m are related to the possibilities of reducing skin burning in surgeries, decrease in the use of anesthesia and shortening of recovery time, especially in skin surgeries and in the cutting and remova1 of hard tissues, such as tooth enamel and bone. In order to achieve strong laser emission around 2.8 ?m the effort so far has been concentrated on the family of Er3+ doped non -oxide glasses such as heavy metal fluorides and chalcogenides. However the production of these glasses is expensive, and it is difficult to make them, besides they are toxic. On the other hand, the oxide glasses are cheaper, atoxic and easy to produce them. The disadvantaged, however, is its the relative high phonon energy that promote high nonradiative transition rates. Since calcium aluminate glasses are formed with non-network forms, CaO and Al2O3, they have high tendence towards devitrification. The addition of small amounts of alkali and alkaline earth elements enlarges the glass forming region. Several calcium aluminate glasses compostions containing SiO2, BaO and MgO are now reported in the literature. In this thesis, low silica calcium aluminosilicate glasses doped with Nd2O3 and Er2O3 were prepared. Since the sample compositions were close to the phase diagram glass formation, the rare earth doping was performed up to 8wt.%. The samples was melted under vacuum condition in a graphite crucible at 1500 °C, and in air in a platinum crucible. The influence of the rare earth doping on the thermal diffusivity, thermal conductivity and Vickers hardness was such that all these physical parameters decreased by roughly the same amount, namely 8%, between the undoped and 5 wt% of Nd2O3. The dependence of these parameters, as a function of the Nd2O3 doping, strongly supports the idea that the Nd3+ or Er3+ act as network modifiers. Elastic module (E, G, K, v) of calcium aluminosilicate glasses with < 10 mole% of SiO2 doped with Er2O3 and Yb2O3, melted in air and under vacuum conditions, have been measured using the pulse echo ultrasonic technique. There was a decrease of the elastic properties, about 5%, as rare earth doping increases from 0.2 to 1.5-mol% (about 8 wt%). The Young\'s modulus did not vary within errors of measurements. The Debye temperature varied between (369±9)K and 352±9 K, which is explained assuming that the rare earth ions acts as network modifiers disrupting the glasses structure. The undoped calcium aluminate glasses fracture toughness is (1.4±0.3) MPa m1/2 and the thermal shock resistance is (339±102) W/m. The fluorescence quantum efficiency determined by thermal lens spectroscopy, was found be about 80% for the 2wt% Nd2O3 doped calcium aluminosilicate glass. The fluorescence quenching was observed to doping higher than 2wt% Nd2O3. The variation of the refractive index as a function of the temperature, dn/dT, was found be 8.0 x 10-6/0c. Among the various glass system investigated, CA glasses presented greater mechanical properties and larger thermal shock resistance, indicating that these materials are candidates for solid state laser applications and other infrared applications.

The objective of this study was to compare time dependent micro-hardness of several bioactive cement compositions as compared to that of non-bioactive cement, a conventional glass ionomer. Materials & Methods: Three bioactive materials Ceramir Crown & Bridge Cement (CCB), Mineral Trioxide Aggregate (MTA), Biodentine (BD)], and a glass ionomer cement, Fuji I luting cement (F1), were utilized in this study. Samples of the materials were prepared in a standard cylindrical mold 1.5 mm in height and 12.0 mm in diameter and stored in Phosphate-Buffered-Saline (PBS) at 37 degrees C. prior to testing to determine Vickers micro-hardness in a CSM micro-indentation testing device. Micro-hardness values were collected via 2 x 2 micro-indentation matrices on the exposed surfaces of the specimens. All materials were tested at 24 hours and 2 months and 11 + 1 month's incubation time. The bioactive materials displayed significant differences in Vickers hardness as a function of storage time as compared the Vickers hardness values over the similar timeframe for the control material, the glass ionomer material Fuji 1. The control glass ionomer cement did not displayed significant changes in Vickers hardness after prolonged liquid storage. The experimental bioactive materials both demonstrated long-term trends with significant increases (CCB) and decreases (Biodentine) in Vickers hardness after storage in the simulated body fluid (PBS). The mean Vickers hardness of the calcium aluminate/glass ionomer (CCB) material was significantly greater than the mean Vickers hardness values for the other three materials tested at all time-points evaluated. The conclusions of this study were as follows: Unlike conventional glass ionomer cement, both the calcium silicate and calcium aluminate/glass ionomer cement displayed significant changes in surface micro-hardness after prolonged storage in a simulated body fluid (PBS) that has been demonstrated to induce the formation of a surface bioactive layer. The calcium silicate cement had a significant reduction in surface micro-hardness over a period up to year; while the calcium aluminate/glass ionomer cement displayed a significant increase in surface micro-hardness over that same time period. The formation of and changes in the bioactive surface layers formed on these materials may account for changes in the micro-hardness of these bioactive materials. / Oral Biology