Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Neste trabalho, corpos cerâmicas de Ba( Til−xZrx )O3 com x = 0,05, x = 0,08 e x = 1, chamados BTZO5, BTZO8 e BZO100 respectivamente, foram preparados por duas rotas experimentais distintas (síntese no estado sólido e método Pechini) com o objetivo de se estudar os métodos de síntese e avaliar alterações nas propriedades elétricas e die1étricas das cerâmicas, devido, principalmente, a sua dependência com o tamanho médio de grão. Este tamanho foi determinado pelas técnicas de sedigrafia (sedimentação), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Para os compostos produzidos por síntese no estado sólido obtivemos um tamanho médio de partícula de 1 µm, enquanto que pelo método de Pechini pós com partículas nanométricos foram produzidos (∼50 nm). Análise térmica diferencial (DTA) dos compostos sintetizados apresentou uma drástica redução nas temperaturas ideais para calcinação − de 1200°C para 750°C − quando analisamos os pós de dimensões micrométricas e nanométricas, respectivamente. Compactos cerâmicos obtidos a partir desses pós foram sinterizados em forno elétrico de atmosfera aberta em diferentes condições experimentais de temperatura e tempo. As mais altas densidades foram: 97% para o BZO100, preparado por ambos os métodos, 97% para o BTZO MO e 95% para o BTZO Pechini. Para o BZO100 sintetizado pelo método de Pechini verificamos uma considerável redução nas temperaturas de sinterização, de 1420°C para 1250°C. A substituição de Zr na rede cristalina do BaTiO3 induziu uma diminuição na temperatura de transição ferro−paraelétrica (até 30°C para BTZO8) e não foi observada influência do tamanho de grão nas temperaturas de transição de fase estrutural do BTZO. Para o BZO100 verificamos uma maior energia de ativação relativa para processos condutivos na região de contorno de grão do Pechini (1,37±0,02)eV para (0,96±0,02)eV do MO. Também foi observado um acentuado aumento da permissividade elétrica relativa para temperaturas acima de 300°C, essa característica foi relacionada com processos que ocorrem nas regiões de grão e contorno de grão das cerâmicas. Os valores de permissividade elétrica relativa e de perda dielétrica foram determinados para todas as amostras em função da síntese, curvas de histerese foram obtidas para o BTZO / In this work, ceramics of Ba( Til−xZrx )O3 with x = 0,05, x = 0,08 and x = 1, called BTZO5, BTZO8 and BZO100 respectively, were prepared for two different experimental routes (solid state reaction and Pechini’s method) with the purpose of studying synthesis methods and evaluate alterations in eletric and dielectric ceramic properties, what is due, mainly, their dependence with grain average size. The sedigraph (sedimentation), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM) techniques were used to determinate this size. For the compounds produced by solid state reaction, the grain average size was 1 µm, while by Pechini’s method nanometrics particles powder were produced (∼ 50 nm). The thermal analysis of the synthesized compounds presented a reduction in the calcination temperature − from 1200°C to 750°C − when analysing micrometry and nanometric powders, respectively. The ceramics produced using these powders were sintered in electrically heated furnace for different experimental temperature and time conditions. The highest relative densities observed were: 97% for BZO100 prepared by both methods, 97% to BTZO MO and 95% to BTZO Pechini. It was verified considerable reduction in sintering temperature, from 1420°C to 1250°C, to the BZO100 synthesized by Pechini’s method. Replacing Zr in crystalline lattice of BaTiO3, induced temperature diminution of the phase ferro−paraelectric transition (until 30°C to the BTZO8) and it wasn\'t observed any influence of grain size in temperature of BTZO structural phase transition. It was verified a activation energy relative to BZOIOO in Pechini’s grain boundaries region (1,37 ± 0,02)eV to (0,96 ± 0,02)eV of MO. It was also observed accentuate increasing of the relative dielectric permittivity to temperature up 300°C. This characteristic was related to the grain region and grain boundaries region. The value of the relative permittivity and dielectric loss were determinated to all compositions and methods, and hysteresis loops were studied to the BTZO

Azulejos são largamente utilizados na construção civil nos tempos atuais, mas seu uso remonta a séculos passados, sobretudo com a utilização deles como revestimento parietal de fachadas antigas. Algumas fachadas que receberam azulejos antigos, em especial do século XIX, encontram-se tanto no Brasil como na Europa em um nível avançado de degradação. Os processos de restauro são pouco duráveis e pouco efetivos. A funcionalização da superfície vidrada dos azulejos surge como uma alternativa para minimizar e conter os processos degradativos oriundos da umidade. Neste contexto, esse trabalho consistiu na funcionalização de superfícies de azulejos históricos com organossilano para a obtenção de superfícies hidrofóbicas com a finalidade de preservação e conservação do vidrado. A microestrutura das amostras foi caracterizada por difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura com medida de espalhamento de elétrons por dispersão em energia, e o efeito da funcionalização foi avaliado através da medição de ângulo de contato, perfilometria e resistência à incidência de radiação ultravioleta. Foram investigadas amostras de mesma época (século XIX) e mesmo padrão, provenientes de Porto (Portugal), Belém do Pará (PA) e Rio Grande (RS). Estas regiões apresentam condições atmosféricas e climáticas distintas. O estágio de degradação das amostras provenientes de Belém do Pará apresentou-se mais avançado em função da proliferação de microorganismos entre o vidrado e o biscoito. As amostras de Porto e Rio Grande apresentaram um grau menor e semelhante de degradação. Uma amostra de azulejo atual também foi investigada, para efeitos de comparação. Os resultados deste trabalho mostraram que foi possível tornar a superfície super hidrofílica de azulejos históricos em superfícies hidrofóbicas com a aplicação do organossilano, contribuindo de forma significativa para a preservação do patrimônio azulejar edificado através da contenção do processo de degradação física causado pela umidade. O tratamento com organo-silano foi aplicado em todas elas, e o ângulo de contato foi investigado periodicamente durante 1 ano, com amostras expostas à temperatura de 60°C, umidade e água salina. Observou-se que a água salina deteriorou o recobrimento de organosilano após 1 ano de submersão. O tratamento térmico e a imersão em água não provocaram diminuição apreciável no ângulo de contato após 1 ano. O recobrimento, entretanto, sofre deterioração sob incidência de radiação ultravioleta. / Tiles are widely used in construction nowadays, but its use dates back some centuries, particularly with the use of them as parietal coating in old facades. Some facades receiving old tiles, especially from the nineteenth century, are both in Brazil and in Europe at an advanced level of degradation. Restoration processes are rather durable and ineffective. The functionalization of the glass surface of the tiles is an alternative to minimize and contain the degradative processes arising from moisture. In this context, this work consisted of the functionalization of surfaces of historical tiles with organosilane to obtain hydrophobic surfaces aiming to improve the preservation and conservation of the glaze. The microstructure of the samples was characterized by X-rays diffraction and scanning electron microscopy with energy dispersive scattering, and the effect of functionalization was evaluated by contact angle measurement, profilometry and resistance to incidence of radiation ultraviolet. The samples investigated were of approximately the same age and the same type coming from three regions: Porto (Portugal), Belem do Pará (PA) and Rio Grande (RS). These regions have different weather and climatic conditions. The degradation stage of samples from Belém do Pará was more advanced due to the proliferation of microorganisms between glaze and biscuit. Samples from Porto and Rio Grande presented a smaller, similar degree of degradation. A recent tile was also investigated for comparison. The results from this work showed that it was possible to change the super hydrophilic surface of historical tiles into hydrophobic surfaces with the application of organosilane, contributing significantly to the preservation of tile heritage through the hindering of the physical degradation process caused by moisture. Treatment with organosilane was applied to all of them, and the contact angle was investigated periodically for 1 year, with samples exposed to 60°C, humidity and salt water. It was observed that the hydrophobic coating deteriorated after 1 year of submersion in salt water. The heat treatment and immersion in water did not cause appreciable decrease in contact angle after 1 year. The coating, however, suffer deterioration under the effect of ultraviolet radiation.

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T14:46:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chaparro_GustavoAdolfoLara_D.pdf: 1987239 bytes, checksum: 13d8ec89a51dbf08f87c1cef77d3e6dd (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: É estudado, para uma rede quadrada. um modelo de Hubbard de uma. banda estendido, incluindo a repulsão de Coulomb e o hopping correlacionado entre primeiros vizinhos. Utiliza-se a aproximação de Hatree-Fock generalizada para obter soluções supercondutoras com e sem antiferromagnetismo de tipo Néel. Obtém-se uma condição para. os parâmetros da teoria necessária para a existência. de soluções supercondutoras estáveis. A competição entre as repulsões intrasítio e intersítio, modulada. pelo hopping correlacionado, produz uma configuração de emparelhamento "covalente" com emparelhamento intrasítio e intersítio parcial. Nesta aproximação existe uma fase supercondutora não magnética no caso de uma baixa concentração de portadores e uma fase de coexistência. de supercondutividade com antiferromagnetísmo para concentração de portadores mais próxima do caso de banda semi-cheia.. As soluções apresentam uma assimetria entre elétrons e buracos. Também aplica-se uma aproximação para o caso de repulsão Coulombiana intrasítio muito grande, consistente em considerar só os termos lineares nos parâmetros da teoria. Neste caso, não existe solução supercondutora / Abstract: We study an extended Hubbard model, for the one band, square lattice case. We include both, the nearest neighbor direct and correlated hopping Coulomb terms. Within a generalized Hartree-Fock scheme we obtain superconductive solutions. Those solutions may be either non magnetic or antiferromagnetic (Néel-like). A necessary condition between parameters of the theory for stable superconductive solutions is obtained. The intra and jntersite Coulomb terms compete, modulated by the correlated hopping term, yielding a "covalent" pairing with partial intra and intersite pairing. For low density carriers, a non magnetic superconductive state is found, and for the nearly half filled band case the superconductive phase coexists with an antiferromagnetic phase. The solutions have broken electron-hole symmetry. For the "large" U case (intrasite Coulomb repulsion) equivalent to a linear approximation within our model, a superconductive state is not found / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7709_1.pdf: 1770015 bytes, checksum: 191f30e0f59cfce8a4a0b09e768fbd43 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Tendo em vista a necessidade do emprego de cadinhos para sinterização e crescimento de monocristais de materiais cerâmicos avançados em fornos de alta temperatura, foi realizado um estudo de um novo material cerâmico, a perovskita cúbica complexa ordenada Ba2HoZrO5,5, baseada em zircônia no sistema Ba-Ho-Zr-O. As perovskitas complexas possuem geralmente uma composição do tipo A2BB O6 ou A3B2B O9 e resultam do ordenamento dos íons B e B nos sítios octaédrico da célula unitária da perovskita primitiva. Devido o aumento da complexidade da célula unitária destes compostos possibilitou-se uma vasta quantidade de materiais que apresentam uma progressão contínua do parâmetro de rede. De todas estas formulações estequiométricas, enfatizaremos o composto Ba2HoZrO5,5 tipo 2(A(B5,5B 5,5)O3) ou A2BB´O6 que representa uma perovskita cúbica complexa ordenada, onde o cátion A será o bário (Ba), os cátions B e B´ o hólmio (Ho) e zircônia (Zr) e o ânion O o Oxigênio (O). A perovskita cúbica complexa ordenada do tipo A2 BB O6 proporciona uma grande flexibilidade quanto aos seus parâmetros de rede, pois podemos manipular os cátions B e B´ ao longo da estrutura, devido a seus raios serem bastante próximos e se alternarem ao longo dos vértices do cubo da estrutura cristalina, formando assim, a perovskita cúbica complexa ordenada. As perovskitas, de uma maneira geral, possuem uma larga variedade de aplicações em áreas fundamentais de ciências e engenharia dos materiais, dentre elas destaca-se: cadinhos inertes que suportam elevadas temperaturas para aplicações metalúrgicas, cadinhos para crescimentos de monocristais de supercondutores cerâmicos de alta temperatura e substratos para produção de filmes finos. Dentre as várias aplicações da perovskita, nos deteremos à confecção de cadinhos inertes mediante a escassez deste produto no mercado. As cerâmicas Ba2HoZrO5,5 foram produzidas através do processo da reação em estado sólido. E depois submetidas ao processo de sinterização em estado sólido e sinterização em fase liquida. Para sinterização das amostras utilizamos dois tipos de processos, o direto e o indireto. No processo direto compactamos os pós cerâmicos e sinterizamos diretamente nas temperaturas de 1250, 1400 e 1600oC respectivamente. No processo indireto os pós cerâmicos foram compactados e sinterizados na temperatura de 1250oC. Após esta sinterização, as amostras foram trituradas, compactadas e novamente sinterizadas na temperatura de 1400oC. Depois da temperatura de sinterização de 1400oC as amostras foram outra vez trituradas, compactadas e sinterizadas a temperatura de 1600oC. Para sinterização via fase liquida das cerâmicas Ba2HoZrO5,5 adicionou-se uma percentagem de 0, 1 e 2% de óxido de cobre (CuO) para estudar a sua influencia na sinterização, microestrutura e propriedade mecânica. Estas amostras cerâmicas depois de confeccionadas foram analisadas por difração de raios-X, para determinação das fases presentes, microdureza Vickers, para o levantamento das propriedades mecânicas, microscopia eletrônica de varredura aliada com a técnica de dispersão de energia de raios-X (EDS) a fim de se estudar a microestrutura, a morfologia dos grãos e o percentual de elementos químicos presente nas amostras. Nossos estudos mostraram que a sinterização via fase líquida utilizando o óxido de cobre na cerâmica Ba2HoZrO5,5 é importante, pois facilita o processo de sinterização e melhora as propriedades mecânicas, sem alterar as características estruturais da matriz

Azulejos são largamente utilizados na construção civil nos tempos atuais, mas seu uso remonta a séculos passados, sobretudo com a utilização deles como revestimento parietal de fachadas antigas. Algumas fachadas que receberam azulejos antigos, em especial do século XIX, encontram-se tanto no Brasil como na Europa em um nível avançado de degradação. Os processos de restauro são pouco duráveis e pouco efetivos. A funcionalização da superfície vidrada dos azulejos surge como uma alternativa para minimizar e conter os processos degradativos oriundos da umidade. Neste contexto, esse trabalho consistiu na funcionalização de superfícies de azulejos históricos com organossilano para a obtenção de superfícies hidrofóbicas com a finalidade de preservação e conservação do vidrado. A microestrutura das amostras foi caracterizada por difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura com medida de espalhamento de elétrons por dispersão em energia, e o efeito da funcionalização foi avaliado através da medição de ângulo de contato, perfilometria e resistência à incidência de radiação ultravioleta. Foram investigadas amostras de mesma época (século XIX) e mesmo padrão, provenientes de Porto (Portugal), Belém do Pará (PA) e Rio Grande (RS). Estas regiões apresentam condições atmosféricas e climáticas distintas. O estágio de degradação das amostras provenientes de Belém do Pará apresentou-se mais avançado em função da proliferação de microorganismos entre o vidrado e o biscoito. As amostras de Porto e Rio Grande apresentaram um grau menor e semelhante de degradação. Uma amostra de azulejo atual também foi investigada, para efeitos de comparação. Os resultados deste trabalho mostraram que foi possível tornar a superfície super hidrofílica de azulejos históricos em superfícies hidrofóbicas com a aplicação do organossilano, contribuindo de forma significativa para a preservação do patrimônio azulejar edificado através da contenção do processo de degradação física causado pela umidade. O tratamento com organo-silano foi aplicado em todas elas, e o ângulo de contato foi investigado periodicamente durante 1 ano, com amostras expostas à temperatura de 60°C, umidade e água salina. Observou-se que a água salina deteriorou o recobrimento de organosilano após 1 ano de submersão. O tratamento térmico e a imersão em água não provocaram diminuição apreciável no ângulo de contato após 1 ano. O recobrimento, entretanto, sofre deterioração sob incidência de radiação ultravioleta. / Tiles are widely used in construction nowadays, but its use dates back some centuries, particularly with the use of them as parietal coating in old facades. Some facades receiving old tiles, especially from the nineteenth century, are both in Brazil and in Europe at an advanced level of degradation. Restoration processes are rather durable and ineffective. The functionalization of the glass surface of the tiles is an alternative to minimize and contain the degradative processes arising from moisture. In this context, this work consisted of the functionalization of surfaces of historical tiles with organosilane to obtain hydrophobic surfaces aiming to improve the preservation and conservation of the glaze. The microstructure of the samples was characterized by X-rays diffraction and scanning electron microscopy with energy dispersive scattering, and the effect of functionalization was evaluated by contact angle measurement, profilometry and resistance to incidence of radiation ultraviolet. The samples investigated were of approximately the same age and the same type coming from three regions: Porto (Portugal), Belem do Pará (PA) and Rio Grande (RS). These regions have different weather and climatic conditions. The degradation stage of samples from Belém do Pará was more advanced due to the proliferation of microorganisms between glaze and biscuit. Samples from Porto and Rio Grande presented a smaller, similar degree of degradation. A recent tile was also investigated for comparison. The results from this work showed that it was possible to change the super hydrophilic surface of historical tiles into hydrophobic surfaces with the application of organosilane, contributing significantly to the preservation of tile heritage through the hindering of the physical degradation process caused by moisture. Treatment with organosilane was applied to all of them, and the contact angle was investigated periodically for 1 year, with samples exposed to 60°C, humidity and salt water. It was observed that the hydrophobic coating deteriorated after 1 year of submersion in salt water. The heat treatment and immersion in water did not cause appreciable decrease in contact angle after 1 year. The coating, however, suffer deterioration under the effect of ultraviolet radiation.

Azulejos são largamente utilizados na construção civil nos tempos atuais, mas seu uso remonta a séculos passados, sobretudo com a utilização deles como revestimento parietal de fachadas antigas. Algumas fachadas que receberam azulejos antigos, em especial do século XIX, encontram-se tanto no Brasil como na Europa em um nível avançado de degradação. Os processos de restauro são pouco duráveis e pouco efetivos. A funcionalização da superfície vidrada dos azulejos surge como uma alternativa para minimizar e conter os processos degradativos oriundos da umidade. Neste contexto, esse trabalho consistiu na funcionalização de superfícies de azulejos históricos com organossilano para a obtenção de superfícies hidrofóbicas com a finalidade de preservação e conservação do vidrado. A microestrutura das amostras foi caracterizada por difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura com medida de espalhamento de elétrons por dispersão em energia, e o efeito da funcionalização foi avaliado através da medição de ângulo de contato, perfilometria e resistência à incidência de radiação ultravioleta. Foram investigadas amostras de mesma época (século XIX) e mesmo padrão, provenientes de Porto (Portugal), Belém do Pará (PA) e Rio Grande (RS). Estas regiões apresentam condições atmosféricas e climáticas distintas. O estágio de degradação das amostras provenientes de Belém do Pará apresentou-se mais avançado em função da proliferação de microorganismos entre o vidrado e o biscoito. As amostras de Porto e Rio Grande apresentaram um grau menor e semelhante de degradação. Uma amostra de azulejo atual também foi investigada, para efeitos de comparação. Os resultados deste trabalho mostraram que foi possível tornar a superfície super hidrofílica de azulejos históricos em superfícies hidrofóbicas com a aplicação do organossilano, contribuindo de forma significativa para a preservação do patrimônio azulejar edificado através da contenção do processo de degradação física causado pela umidade. O tratamento com organo-silano foi aplicado em todas elas, e o ângulo de contato foi investigado periodicamente durante 1 ano, com amostras expostas à temperatura de 60°C, umidade e água salina. Observou-se que a água salina deteriorou o recobrimento de organosilano após 1 ano de submersão. O tratamento térmico e a imersão em água não provocaram diminuição apreciável no ângulo de contato após 1 ano. O recobrimento, entretanto, sofre deterioração sob incidência de radiação ultravioleta. / Tiles are widely used in construction nowadays, but its use dates back some centuries, particularly with the use of them as parietal coating in old facades. Some facades receiving old tiles, especially from the nineteenth century, are both in Brazil and in Europe at an advanced level of degradation. Restoration processes are rather durable and ineffective. The functionalization of the glass surface of the tiles is an alternative to minimize and contain the degradative processes arising from moisture. In this context, this work consisted of the functionalization of surfaces of historical tiles with organosilane to obtain hydrophobic surfaces aiming to improve the preservation and conservation of the glaze. The microstructure of the samples was characterized by X-rays diffraction and scanning electron microscopy with energy dispersive scattering, and the effect of functionalization was evaluated by contact angle measurement, profilometry and resistance to incidence of radiation ultraviolet. The samples investigated were of approximately the same age and the same type coming from three regions: Porto (Portugal), Belem do Pará (PA) and Rio Grande (RS). These regions have different weather and climatic conditions. The degradation stage of samples from Belém do Pará was more advanced due to the proliferation of microorganisms between glaze and biscuit. Samples from Porto and Rio Grande presented a smaller, similar degree of degradation. A recent tile was also investigated for comparison. The results from this work showed that it was possible to change the super hydrophilic surface of historical tiles into hydrophobic surfaces with the application of organosilane, contributing significantly to the preservation of tile heritage through the hindering of the physical degradation process caused by moisture. Treatment with organosilane was applied to all of them, and the contact angle was investigated periodically for 1 year, with samples exposed to 60°C, humidity and salt water. It was observed that the hydrophobic coating deteriorated after 1 year of submersion in salt water. The heat treatment and immersion in water did not cause appreciable decrease in contact angle after 1 year. The coating, however, suffer deterioration under the effect of ultraviolet radiation.

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T09:42:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_CarlosRobertoCamello_D.pdf: 17364461 bytes, checksum: b2594720b9563cac871301936cf4656a (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho é proposto um novo método de aplicação de revestimentos mistos metal-cerâmicos, depositados pelo processo de aspersão térmica a plasma, sobre substrato metálico. O método exclui a camada metálica de ligação, convencionalmente utilizada como base para os revestimentos cerâmicos aplicados sobre metais. Utiliza-se bases metal cerâmicas, com graduação dos pós metálico e cerâmico, pré-misturados, evoluindo até a camada externa do revestimento, totalmente cerâmica. É estudada a influência da espessura, graduação e quantidade de camadas intermediárias sobre as propriedades de adesão e dureza e as características microestruturais e morfológicas dos revestimentos. Estuda-se, ainda, as características e fenômenos ocorridos na interface metal-cerâmica dos revestimentos depositados, nas diferentes condições. O desenvolvimento dos experimentos é baseado em aplicações de revestimentos com função de barreira térmica, utilizando pós de níquel-cromo e zircônia, aplicados sobre superliga a base de níquel. Pela análise e avaliação dos resultados, pode-se afirmar que o aumento da espessura leva à diminuição da adesão, independente do tipo de base aplicada. Os resultados obtidos nos experimentos, apresentados de maneira comparativa, mostram que o método proposto é promissor e pode ser melhorado, através da otimização dos parâmetros do processo / Abstract: In this work, a new method of graded plasma-sprayed metal-ceramic coating is proposed, using the deposition of pre-mixed metal and ceramic powders onto metallic substrates, without the conventional metallic bond coat, based on thermal barrier coatings technology. The influences of thickness variations, number and composition of the coating layers on the coatings hardness and adhesive strength are investigated. The characteristics of the metal-ceramic interfaces and the coating structure and morphology are also studied. The coatings are prepared by atmosphere plasma spraying on super alloy substrates. Nickel-chromium and zirconia powders are used for spraying. According to the obtained results, it was found that increase of coating thickness leads to a decrease of adhesion, regardless the bond coat applied. The experimental results suggest that the proposed method holds considerable promise and will can be improved by process parameters optimization / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Neste trabalho, corpos cerâmicas de Ba( Til−xZrx )O3 com x = 0,05, x = 0,08 e x = 1, chamados BTZO5, BTZO8 e BZO100 respectivamente, foram preparados por duas rotas experimentais distintas (síntese no estado sólido e método Pechini) com o objetivo de se estudar os métodos de síntese e avaliar alterações nas propriedades elétricas e die1étricas das cerâmicas, devido, principalmente, a sua dependência com o tamanho médio de grão. Este tamanho foi determinado pelas técnicas de sedigrafia (sedimentação), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Para os compostos produzidos por síntese no estado sólido obtivemos um tamanho médio de partícula de 1 µm, enquanto que pelo método de Pechini pós com partículas nanométricos foram produzidos (∼50 nm). Análise térmica diferencial (DTA) dos compostos sintetizados apresentou uma drástica redução nas temperaturas ideais para calcinação − de 1200°C para 750°C − quando analisamos os pós de dimensões micrométricas e nanométricas, respectivamente. Compactos cerâmicos obtidos a partir desses pós foram sinterizados em forno elétrico de atmosfera aberta em diferentes condições experimentais de temperatura e tempo. As mais altas densidades foram: 97% para o BZO100, preparado por ambos os métodos, 97% para o BTZO MO e 95% para o BTZO Pechini. Para o BZO100 sintetizado pelo método de Pechini verificamos uma considerável redução nas temperaturas de sinterização, de 1420°C para 1250°C. A substituição de Zr na rede cristalina do BaTiO3 induziu uma diminuição na temperatura de transição ferro−paraelétrica (até 30°C para BTZO8) e não foi observada influência do tamanho de grão nas temperaturas de transição de fase estrutural do BTZO. Para o BZO100 verificamos uma maior energia de ativação relativa para processos condutivos na região de contorno de grão do Pechini (1,37±0,02)eV para (0,96±0,02)eV do MO. Também foi observado um acentuado aumento da permissividade elétrica relativa para temperaturas acima de 300°C, essa característica foi relacionada com processos que ocorrem nas regiões de grão e contorno de grão das cerâmicas. Os valores de permissividade elétrica relativa e de perda dielétrica foram determinados para todas as amostras em função da síntese, curvas de histerese foram obtidas para o BTZO / In this work, ceramics of Ba( Til−xZrx )O3 with x = 0,05, x = 0,08 and x = 1, called BTZO5, BTZO8 and BZO100 respectively, were prepared for two different experimental routes (solid state reaction and Pechini’s method) with the purpose of studying synthesis methods and evaluate alterations in eletric and dielectric ceramic properties, what is due, mainly, their dependence with grain average size. The sedigraph (sedimentation), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM) techniques were used to determinate this size. For the compounds produced by solid state reaction, the grain average size was 1 µm, while by Pechini’s method nanometrics particles powder were produced (∼ 50 nm). The thermal analysis of the synthesized compounds presented a reduction in the calcination temperature − from 1200°C to 750°C − when analysing micrometry and nanometric powders, respectively. The ceramics produced using these powders were sintered in electrically heated furnace for different experimental temperature and time conditions. The highest relative densities observed were: 97% for BZO100 prepared by both methods, 97% to BTZO MO and 95% to BTZO Pechini. It was verified considerable reduction in sintering temperature, from 1420°C to 1250°C, to the BZO100 synthesized by Pechini’s method. Replacing Zr in crystalline lattice of BaTiO3, induced temperature diminution of the phase ferro−paraelectric transition (until 30°C to the BTZO8) and it wasn\'t observed any influence of grain size in temperature of BTZO structural phase transition. It was verified a activation energy relative to BZOIOO in Pechini’s grain boundaries region (1,37 ± 0,02)eV to (0,96 ± 0,02)eV of MO. It was also observed accentuate increasing of the relative dielectric permittivity to temperature up 300°C. This characteristic was related to the grain region and grain boundaries region. The value of the relative permittivity and dielectric loss were determinated to all compositions and methods, and hysteresis loops were studied to the BTZO

Este trabalho investigou o fenômeno da degradação de um material cerâmico à base de alumina, submetido à erosão, desde a temperatura ambiente até 800°C, relacionando a resistência à erosão à sua microestrutura. O material erodido foi alumina com adições de vidro nas proporções de 0, 1, 2, 4 e 8% em massa. Para os ensaios de erosão foi construído um equipamento capaz variar condições experimentais como velocidade, fluxo, ângulo de incidência do erodente, além da temperatura de ensaio. A alumina foi preparada pelo processo de prensagem uniaxial. A superfície das amostras foi levemente lixada antes de serem erodidas para que pudesse obter um padrão único de rugosidade. As amostras foram submetidas a um fluxo de partículas controlado, em ângulos de incidência de 30, 60 e 90º, a uma velocidade mantida em torno de 50 m/s. As temperaturas estudadas foram de 25, 200, 400, 600 e 800ºC. O material foi caracterizado quanto a sua microestrutura (por microscopia ótica e eletrônica de varredura, porosimetria e difração por raiosx) e também quanto a propriedades mecânicas como resistência mecânica, dureza e tenacidade à fratura. Os resultados indicaram que há uma forte tendência ao aumento do desgaste em função da temperatura. A alumina sem fase vítrea resultou no material de maior resistência à erosão. As propriedades mecânicas como resistência mecânica, dureza e tenacidade à fratura concorreram para uma maior resistência ao desgaste. A porosidade influencia decisivamente a resistência à erosão, pois implica em uma menor área de contato entre os grãos, facilitando seu arranque do corpo cerâmico sob ataque erosivo. A presença de fase vítrea melhorou a resistência ao desgaste em relação às amostras com elevada porosidade, para todo o intervalo de temperatura investigado, devido ao preenchimento de vazios e conseqüente aumento da resistência mecânica. Embora o mecanismo de fratura preponderante tenha sido o frágil por formação de pits, pôde-se constatar deformação plástica em materiais cerâmicos com quantidade crescentes de fase vítrea, devido ao fluxo viscoso do vidro a temperaturas mais elevadas. / This work investigated the phenomenon of the degradation of alumina based ceramic bodies, submitted to erosive attack from ambient temperature up to 800°C, relating the erosion resistance to their microstructures. The eroded material was alumina with glass additions in the ratios of 0, 1, 2, 4 and 8 w%. For the erosion tests, it was developed an equipment capable to vary experimental conditions such as erodent velocity, flow, and angle of incidence, besides the temperature. Alumina based ceramic bodies were prepared by the process of uniaxial pressing. The samples surface was gentle sandpapered before being eroded so that it could achieve a homogeneous standard of roughness. The samples had been submitted to a controlled particle flow, in angles of incidence of 30º, 60º and 90º. The erodent velocity was kept around 50 m/s. The studied temperatures were 25º, 200º, 400º, 600º and 800ºC. The material microstructure was characterized by optical microscope, scanning electronic microscope, porosity and x-rays diffraction. The mechanical properties evaluated were strength, hardness and fracture toughness. The results indicated a strong trend to the increase of erosion rate in function of temperature increasing. Alumina without glass phase resulted in the material of higher resistance to erosion. The mechanical properties as mechanical strength, hardness and toughness contributed for a higher wearing resistance of the investigated materials. The porosity decisively influences the erosion resistance, therefore it implies in a lesser area of contact between the grains, facilitating grain pull out of the ceramic body under erosive attack. The presence of glassy phase improved the erosion resistance for the samples with higher porosity content, for all of testing temperatures. This is explained by the filling of the pores with glass phase, increasing material strength. Brittle fracture during pits formation was considered the predominant erosion mechanism. However, it was observed an incremental viscous flow with the increase of glass content in the ceramic mix and with the increase of temperature.