Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Com o desenvolvimento da tecnologia sem fio, muitos dispositivos eletrÃnicos exigem alta integraÃÃo e que possuam propriedades multifuncionais. Em tal caso, compÃsitos magneto-dielÃtricos tÃm atraÃdo muita atenÃÃo devido as suas propriedades. Nesse sentido, a pesquisa sobre compÃsitos à empregada para a busca de novos materiais. O titanato de cÃlcio (CaTiO3 - CTO) e a granada de Ãtrio e ferro (Y3Fe5O12 - YIG) possuem excelentes propriedades dielÃtricas e ferrimagnÃticas, respectivamente. Este trabalho apresenta a obtenÃÃo do compÃsito ferrimagnÃtico, constituÃdo pelas fases YIG e CTO, atravÃs da rota sintÃtica no estado sÃlido com a utilizaÃÃo de moagem mecÃnica de alta energia. As fases das cerÃmicas foram sinterizadas a 1200ÂC/5h. A DifraÃÃo de Raios-X, a Espectroscopia Raman e MÃssbauer foram essenciais para caracterizaÃÃo estrutural dos compÃsitos. A morfologia das amostras foi elucidada pela Microscopia EletrÃnica de Varredura e auxiliada pela Picnometria a fim de avaliar a densificaÃÃo do material. Adicionalmente, foram realizados experimentos para se avaliar o comportamento elÃtrico e magnÃtico dos compÃsitos na faixa de radiofrequÃncia e de micro-ondas, para depois sugerir uma aplicaÃÃo tecnolÃgica cabÃvel. Os resultados obtidos pela DifraÃÃo de Raio X e da Espectroscopia Raman confirmaram que a sÃntese das fases foi realizada de forma satisfatÃria. As anÃlises qualitativas dos espectros MÃssbauer mostraram boa concordÃncia com os resultados apresentados pela DifraÃÃo de raios-x. Os compÃsitos apresentaram permissividade dielÃtrica praticamente constante na faixa de 50 MHz a 1,5 GHz. Ao analisar o aumento e a diminuiÃÃo da concentraÃÃo em massa de CTO e YIG, respectivamente, foi percebido que os valores de εr aumentaram. A partir dos valores obtidos, pode-se sugerir que o compÃsito sintetizado possui potencial para ser utilizado em dispositivos de micro-ondas, tais como para antenas monopolo. / With the development of wireless technology, many electronic devices require high integration and materials with multifunctional properties. In such a case, magneto-dielectric composites have attracted much attention because they have both magnetic and dielectric properties. In this sense, research on composites is employed to search for new materials. The calcium titanate and yttrium iron garnet possess excellent dielectric properties and ferrimagnetic, respectively. This paper presents the preparation of ferrimagnetic composite, comprising the steps Y3Fe5O12 (YIG) and CaTiO3 (CTO) by the solid state synthetic route with the use of high energy mechanical grinding. The phases of the ceramics were sintered at 1200  C for 5 h. The X-ray diffraction, Raman and MÃssbauer Spectroscopy were used to elucidade structural properties of the composites. The morphological characteristics of the samples were elucidated by Scanning Electron Microscopy and supported by Pycnometry to analyze the densification of the material. Furthermore, experiments to evaluate the electrical and magnetic behavior of composites in the range of radiofrequency and microwave were performed and finally an appropriate technological application was suggested. The results obtained by X-Ray Diffraction and Raman spectroscopy confirm that the synthesis of YIG was successfully obtained. The structural characterization of pure and composite samples was performed successfully and the formation of ionic phase in composites YIG-CTO was found, being in the same family of oxide in which the CTO is inserted. Qualitative analysis of the MÃssbauer spectra showed good agreement with the results reported by x-ray diffraction. The dielectric permittivity composites showed almost constant in the range of 50 MHz to 1.5 GHz. Evaluating the increasing and decreasing in mass concentration of CTO and YIG, respectively and it was realized that the values of εr increased. Two profiles was noticed in the compositional series, it can be inferred that the possibility of the reaction of YIG and CTO products may be interfering with the proper measurements.

Este estudo tem por objetivo formular um composto cerâmico para revestimento de paredes visando contribuir para a otimização da blindagem de salas de diagnóstico. O trabalho foi baseado em medidas experimentais de atenuação da radiação X (80 e 100 kV) empregando materiais cerâmicos de revestimento contendo diferentes suportes cerâmicos (vermelho, branco, grês, porcelanatos, etc). Dentre os suportes cerâmicos avaliados, o grês branco apresentou melhores propriedades atenuadoras, e foi considerado o mais adequado para a proposta deste trabalho. Diferentes formulações de grês branco foram estudadas e alteradas a fim de obter melhores propriedades atenuadoras. Foram efetuadas simulações de composições cerâmicas de revestimento grês dentro das porcentagens de matérias-primas necessárias na composição que são 12-20% argila; 6-18% caulim; 12-25% filito; 8-14% quartzo; 10-18% feldspato; 32- 40% pegmatito; 6-8% talco. As composições químicas quantitativas e qualitativas destes materiais foram também avaliadas, e os elementos constituintes mais comuns são SiO2, Fe2O3, Al2O3, CaO e Ti2O3. Considerando que o CaO pode ser substituído pelo PbO ou BaO, foram estudadas formulações com maiores teores de óxidos de Pb e Ba. O comportamento destes materiais como atenuadores para a radiação X foi investigado por meio de simulações computacionais que levaram em consideração os espectros de raios X incidentes e transmitidos através das diferentes composições estudadas e comparado com os materiais de referência Pb, Ba e BaSO4 (barita). Os resultados obtidos nas simulações indicaram as formulações do composto de suporte cerâmico grês que demonstram melhores propriedades de atenuação levando-se em conta as energias usadas em raios X diagnóstico (80, 100 e 150 kV). Placas cerâmicas baseadas na composição formulada que apresentou menor diferença percentual em relação ao Pb foram produzidas em laboratório e testadas fisicamente como revestimento de parede e barreira protetora. Propriedades como módulo de resistência à flexão, densidade, carga de ruptura, absorção de água e atenuação da radiação X foram avaliadas para todas as placas produzidas. / This study aims to formulate a ceramic composition for wall coating seeking to contribute to the optimization of diagnosis rooms’ shielding. The work was based on experimental measures of X-radiation attenuation (80 and 100 kV) using ceramic coating materials containing different ceramic bases (red, white, grês, stoneware porcelain tiles, etc). Among the appraised ceramic bases, the white grês presented better attenuation properties and it was considered the most suitable material for the targets of this work. Different formulations of white grês were studied and altered in order to obtain better attenuation properties. Simulations of ceramic compositions using grês coating were made maintaining the percentages of 12-20% clay; 6-18% kaolin; 12-25% phyllite; 8-14% quartz; 10- 18% feldspar; 32-40% pegmatite and 6-8% talc in the composition of the necessary raw-material. The quantitative and qualitative chemical compositions of these materials were also evaluated and the most common representative elements are SiO2, Fe2O3, Al2O3, CaO and Ti2O3. Formulations containing Pb and Ba oxides were studied, considering that CaO can be replaced by PbO or BaO. The attenuation properties for X-radiation were investigated by computer simulations considering the incident and transmitted X-ray spectra for the different studied compositions and they were compared to the properties of the reference materials Pb, Ba and BaSO4 (barite). The results obtained with the simulations indicated the formulated composition of grês ceramic base that presented better attenuation properties considering the X-ray energies used in diagnosis (80, 100 and 150 kV). Ceramic plates based on the formulated compositions that presented lower percentage differences related to Pb were experimentally produced and physically tested as wall coating and protecting barrier. Properties as flexion resistance module, density, load rupture, water absorption and Xradiation attenuation were evaluated for all produced plates.

Este estudo tem por objetivo formular um composto cerâmico para revestimento de paredes visando contribuir para a otimização da blindagem de salas de diagnóstico. O trabalho foi baseado em medidas experimentais de atenuação da radiação X (80 e 100 kV) empregando materiais cerâmicos de revestimento contendo diferentes suportes cerâmicos (vermelho, branco, grês, porcelanatos, etc). Dentre os suportes cerâmicos avaliados, o grês branco apresentou melhores propriedades atenuadoras, e foi considerado o mais adequado para a proposta deste trabalho. Diferentes formulações de grês branco foram estudadas e alteradas a fim de obter melhores propriedades atenuadoras. Foram efetuadas simulações de composições cerâmicas de revestimento grês dentro das porcentagens de matérias-primas necessárias na composição que são 12-20% argila; 6-18% caulim; 12-25% filito; 8-14% quartzo; 10-18% feldspato; 32- 40% pegmatito; 6-8% talco. As composições químicas quantitativas e qualitativas destes materiais foram também avaliadas, e os elementos constituintes mais comuns são SiO2, Fe2O3, Al2O3, CaO e Ti2O3. Considerando que o CaO pode ser substituído pelo PbO ou BaO, foram estudadas formulações com maiores teores de óxidos de Pb e Ba. O comportamento destes materiais como atenuadores para a radiação X foi investigado por meio de simulações computacionais que levaram em consideração os espectros de raios X incidentes e transmitidos através das diferentes composições estudadas e comparado com os materiais de referência Pb, Ba e BaSO4 (barita). Os resultados obtidos nas simulações indicaram as formulações do composto de suporte cerâmico grês que demonstram melhores propriedades de atenuação levando-se em conta as energias usadas em raios X diagnóstico (80, 100 e 150 kV). Placas cerâmicas baseadas na composição formulada que apresentou menor diferença percentual em relação ao Pb foram produzidas em laboratório e testadas fisicamente como revestimento de parede e barreira protetora. Propriedades como módulo de resistência à flexão, densidade, carga de ruptura, absorção de água e atenuação da radiação X foram avaliadas para todas as placas produzidas. / This study aims to formulate a ceramic composition for wall coating seeking to contribute to the optimization of diagnosis rooms’ shielding. The work was based on experimental measures of X-radiation attenuation (80 and 100 kV) using ceramic coating materials containing different ceramic bases (red, white, grês, stoneware porcelain tiles, etc). Among the appraised ceramic bases, the white grês presented better attenuation properties and it was considered the most suitable material for the targets of this work. Different formulations of white grês were studied and altered in order to obtain better attenuation properties. Simulations of ceramic compositions using grês coating were made maintaining the percentages of 12-20% clay; 6-18% kaolin; 12-25% phyllite; 8-14% quartz; 10- 18% feldspar; 32-40% pegmatite and 6-8% talc in the composition of the necessary raw-material. The quantitative and qualitative chemical compositions of these materials were also evaluated and the most common representative elements are SiO2, Fe2O3, Al2O3, CaO and Ti2O3. Formulations containing Pb and Ba oxides were studied, considering that CaO can be replaced by PbO or BaO. The attenuation properties for X-radiation were investigated by computer simulations considering the incident and transmitted X-ray spectra for the different studied compositions and they were compared to the properties of the reference materials Pb, Ba and BaSO4 (barite). The results obtained with the simulations indicated the formulated composition of grês ceramic base that presented better attenuation properties considering the X-ray energies used in diagnosis (80, 100 and 150 kV). Ceramic plates based on the formulated compositions that presented lower percentage differences related to Pb were experimentally produced and physically tested as wall coating and protecting barrier. Properties as flexion resistance module, density, load rupture, water absorption and Xradiation attenuation were evaluated for all produced plates.

PAIVA, Denis Valony Martins. Desenvolvimento do compósito magneto-dielétrico de Y3Fe5O12/CaTiO3 para uso em dispositivos que operem micro-ondas. 2014. 66 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-10-04T17:44:08Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_dvmpaiva.pdf: 6405696 bytes, checksum: 73e94ab28e5653553f90e8b61bfed8d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-10-10T19:50:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_dvmpaiva.pdf: 6405696 bytes, checksum: 73e94ab28e5653553f90e8b61bfed8d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T19:50:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_dvmpaiva.pdf: 6405696 bytes, checksum: 73e94ab28e5653553f90e8b61bfed8d8 (MD5) Previous issue date: 2014 / With the development of wireless technology, many electronic devices require high integration and materials with multifunctional properties. In such a case, magneto-dielectric composites have attracted much attention because they have both magnetic and dielectric properties. In this sense, research on composites is employed to search for new materials. The calcium titanate and yttrium iron garnet possess excellent dielectric properties and ferrimagnetic, respectively. This paper presents the preparation of ferrimagnetic composite, comprising the steps Y3Fe5O12 (YIG) and CaTiO3 (CTO) by the solid state synthetic route with the use of high energy mechanical grinding. The phases of the ceramics were sintered at 1200 ° C for 5 h. The X-ray diffraction, Raman and Mössbauer Spectroscopy were used to elucidade structural properties of the composites. The morphological characteristics of the samples were elucidated by Scanning Electron Microscopy and supported by Pycnometry to analyze the densification of the material. Furthermore, experiments to evaluate the electrical and magnetic behavior of composites in the range of radiofrequency and microwave were performed and finally an appropriate technological application was suggested. The results obtained by X-Ray Diffraction and Raman spectroscopy confirm that the synthesis of YIG was successfully obtained. The structural characterization of pure and composite samples was performed successfully and the formation of ionic phase in composites YIG-CTO was found, being in the same family of oxide in which the CTO is inserted. Qualitative analysis of the Mössbauer spectra showed good agreement with the results reported by x-ray diffraction. The dielectric permittivity composites showed almost constant in the range of 50 MHz to 1.5 GHz. Evaluating the increasing and decreasing in mass concentration of CTO and YIG, respectively and it was realized that the values of εr increased. Two profiles was noticed in the compositional series, it can be inferred that the possibility of the reaction of YIG and CTO products may be interfering with the proper measurements. / Com o desenvolvimento da tecnologia sem fio, muitos dispositivos eletrônicos exigem alta integração e que possuam propriedades multifuncionais. Em tal caso, compósitos magneto-dielétricos têm atraído muita atenção devido as suas propriedades. Nesse sentido, a pesquisa sobre compósitos é empregada para a busca de novos materiais. O titanato de cálcio (CaTiO3 - CTO) e a granada de ítrio e ferro (Y3Fe5O12 - YIG) possuem excelentes propriedades dielétricas e ferrimagnéticas, respectivamente. Este trabalho apresenta a obtenção do compósito ferrimagnético, constituído pelas fases YIG e CTO, através da rota sintética no estado sólido com a utilização de moagem mecânica de alta energia. As fases das cerâmicas foram sinterizadas a 1200ºC/5h. A Difração de Raios-X, a Espectroscopia Raman e Mössbauer foram essenciais para caracterização estrutural dos compósitos. A morfologia das amostras foi elucidada pela Microscopia Eletrônica de Varredura e auxiliada pela Picnometria a fim de avaliar a densificação do material. Adicionalmente, foram realizados experimentos para se avaliar o comportamento elétrico e magnético dos compósitos na faixa de radiofrequência e de micro-ondas, para depois sugerir uma aplicação tecnológica cabível. Os resultados obtidos pela Difração de Raio X e da Espectroscopia Raman confirmaram que a síntese das fases foi realizada de forma satisfatória. As análises qualitativas dos espectros Mössbauer mostraram boa concordância com os resultados apresentados pela Difração de raios-x. Os compósitos apresentaram permissividade dielétrica praticamente constante na faixa de 50 MHz a 1,5 GHz. Ao analisar o aumento e a diminuição da concentração em massa de CTO e YIG, respectivamente, foi percebido que os valores de εr aumentaram. A partir dos valores obtidos, pode-se sugerir que o compósito sintetizado possui potencial para ser utilizado em dispositivos de micro-ondas, tais como para antenas monopolo.

Submitted by William Justo Figueiro (williamjf) on 2015-07-22T23:07:49Z No. of bitstreams: 1 03d.pdf: 22951970 bytes, checksum: 9da38abb9560e49f24444b1189b463ca (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-22T23:07:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 03d.pdf: 22951970 bytes, checksum: 9da38abb9560e49f24444b1189b463ca (MD5) Previous issue date: 2009 / Nenhuma / A escória é um dos inúmeros resíduos gerados nos processos siderúrgicos de fabricação do aço e tem como composição básica óxidos metálicos e nãometálicos. Dependendo do processo de geração ela pode ser escória de altoforno (fusão redutora de minérios) ou de aciaria elétrica (produção do aço). A escória do forno panela de aciaria elétrica, utilizada nesta pesquisa, é gerada na etapa do refino secundário no forno panela, sendo este o processo de refino secundário mais utilizado no Brasil. Existem outros resíduos gerados na aciaria como: pó de aciaria, refratários e plásticos, que às vezes por serem em pouca quantidade ou por questões operacionais da empresa não são segregados. A reciclagem de resíduos é uma prática que deve ser incorporada como uma alternativa quando não existe chance de minimização. Nos últimos anos as pesquisas sobre reciclagem externa das escórias voltaram-se principalmente para a incorporação em cimento e concreto (como agregado graúdo ou miúdofunção filler) e mais recentemente no material cerâmico, com poucos estudos ainda com escória do forno panela. Nota-se também que existe uma tendência mundial nas últimas décadas de reciclagem de resíduos em associação (mais de um resíduo na formação de um material) e normalmente isto ocorre em materiais cerâmicos devido a sua alta capacidade de incorporação de outros materiais. Esta pesquisa buscou com diversos métodos de caracterização da escória do forno panela de aciaria elétrica avaliar a viabilidade técnica da reciclagem em material cerâmico. Para as condições desta pesquisa e mediante ensaios (perda ao fogo, análise térmica, retração linear, resistência mecânica na flexão, absorção de água, porosidade aparente, análise visual e em lupa e MEV) com a escória do forno panela de aciaria elétrica, exceto no ensaio de absorção de água (corpos de prova sinterizados a 950°C - D1 com 5% e D45 com 10%), a escória mostrou potencial para ser utilizada como coproduto. Os corpos de prova D45 mostraram uma tendência de maior resistência mecânica que os corpos D1, isto provavelmente está relacionado a menor quantidade de CaO que a escória D45 contém, característica esta ligada ao seu maior tempo de estocagem. Os resultados obtidos permitem incorporar até 15% (teor máximo testado) da escória de forno panela de aciaria elétrica no material cerâmico com função de vedação ou estrutural. / The slag is one of the many solid wastes generated in the steelmaking processes of steel production, which is constituted by metallic and non-metallic oxides. Depending on the process of slag generation, it can be slag blast furnace (smelting reduction of ores) or electric arc furnace (steel production). The slag ladle furnace from electric steelmaking, used in this study is generated in the stage of secondary refining in ladle furnace, which is the stage of refinement most used in Brazil. There are other solid wastes generated in the steel plant, such as electric arc furnace dust, refractory and plastics, which are sometimes in small quantities, and because of operational issues the company is unable to be segregated. The recycling of solid waste is a practice that should be incorporated as an alternative when there is no chance of minimizing. In recent years research on recycling of slag outside turned mainly to the incorporation in cement and concrete (as aggregate or filler kid-function) and more recently a few studies are related to its addition in the ceramic material. Actually, there is a worldwide trend to recycle solid waste in combination (more than one residue in the formation of a material) and very often this occurs in ceramic materials due to its high capacity to incorporate other materials. This research, with the various methods of characterization of the slag from ladle furnace, were carried out to evaluate the technical feasibility of recycling in ceramic material. Considering the conditions of this study and all tests (loss on ignition, thermal analysis, linear shrinkage, mechanical strength in bending, water absorption, porosity, visual analysis and microscope and SEM) used to study the ladle furnace slag, except the test of water absorption (specimens sintered at 950°C - D1 to D45 and 5% to 10%), the s lag has shown a potential to be used as by-product. The samples D45 showed a trend of greater strength than the bodies D1, this is probably related to the least amount of CaO to the slag contain D45, a characteristic linked to its longer storage. The results show the incorporation up to 15% (maximum level tested) of the ladle furnace from electric steelmaking in the ceramic material as bricks or structural blocks.

Este trabalho tem por objetivo o estudo da viabilidade da utilização de cerâmica vermelha para a confecção de agregados leves de argila calcinada para utilização em concretos estruturais. Inicialmente, foram coletadas amostras de solo de cinco diferentes empresas produtoras de cerâmica vermelha do estado de São Paulo. As massas cerâmicas foram caracterizadas por meio das técnicas de limites de liquidez (LL) e plasticidade (LP), análise granulométrica, análise química e difração de raios X (DRX). Os corpos de prova confeccionados com essas massas cerâmicas, queimados à temperatura de 900ºC, foram caracterizados por meio da avaliação da retração linear, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente, expansão por umidade e resistência à compressão. Após a caracterização dos corpos de prova de cerâmica vermelha, foram escolhidas duas amostras para a confecção dos agregados leves de argila calcinada. Em seguida, foram confeccionados corpos de prova de concreto com agregados leves de argila calcinada, argila expandida e brita. Os corpos de prova de concreto leve foram caracterizados pelos ensaios de slump, massa específica fresca, teor de ar incorporado, resistência à compressão, resistência à tração, módulo de deformação, retração por secagem, absorção de água, índice de vazios e massa específica aparente. Os resultados desta pesquisa indicaram a viabilidade da produção de agregados leves de argila calcinada para utilização em concretos e os valores da massa específica (1.555 a 1.785 kg/m³) e da resistência à compressão (18,0 a 55,8 MPa) apresentaram-se em um patamar intermediário entre os valores observados para concretos com argila expandida e com basalto. / This paper aims the study the viability of using red ceramic to make calcined clay lightweight aggregates in order to use in structural concrete. At first, soil sample were collected from five different red ceramic producing companies from São Paulo State. Liquid and plastic techniques, particle size analysis, chemical analysis and X-ray diffraction (XRD) were used to characterize ceramic masses. The specimens made from these ceramic masses, burned at the temperature of 900ºC, were characterized by evaluating of linear shrinkage, water absorption, apparent porosity, specific mass, moisture expansion and compressive strength. After the red ceramic specimens characterization, two samples were chosen for the manufacture of calcined clay lightweight aggregates. After that, concrete specimens with calcined clay lightweight aggregate, expanded clay and basalt were made. These concrete specimens were characterized by slump test, fresh specific mass, incorporated air content, compressive strength, tensile strength, modulus of elasticity, water absorption, voids and bulk density. Results of this research indicated the viability of production of calcined clay lightweight aggregate for concrete utilization and the specific mass values (1.555 and 1.785 Kg/m³) and the compressive strength values (18,0 to 55,8 MPa) presented at a intermediated level between those observed for the expanded clay and basalt.

Submitted by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-26T11:18:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Desenvolvimento de cerâmica refratária com fibra de aço e sílica residual proveniente da queima da casca de arroz.pdf: 5761236 bytes, checksum: a142f60a2f92e30742027abc659f21f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-26T11:18:41Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Desenvolvimento de cerâmica refratária com fibra de aço e sílica residual proveniente da queima da casca de arroz.pdf: 5761236 bytes, checksum: a142f60a2f92e30742027abc659f21f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T11:18:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Desenvolvimento de cerâmica refratária com fibra de aço e sílica residual proveniente da queima da casca de arroz.pdf: 5761236 bytes, checksum: a142f60a2f92e30742027abc659f21f3 (MD5) Previous issue date: 2015-02-05 / O Estado do Rio Grande do Sul apresenta um dos maiores índices de produção de arroz do país, e Alegrete é um dos municípios que lidera esta estatística. A casca de arroz é um dos subprodutos originados do beneficiamento do arroz, e é muito utilizada como fonte de energia térmica para a geração de energia elétrica. Após a queima é gerada a cinza da casca do arroz, rica em sílica. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é diversificar o aproveitamento deste resíduo como matéria-prima alternativa para materiais cerâmicos refratários e agregar valor a este subproduto. Outro objetivo é aumentar as propriedades mecânicas de matrizes frágeis, que possuem uma tendência a falhar por fadiga e choque térmico, limitando a sua aplicabilidade. Foram fabricados materiais cerâmicos refratários com 80% de argila caulim, 20% de sílica da casca de arroz e fibras de aço em teores volumétricos de 3%, 6% e 9%. Realizaram-se ensaios de absorção de água, densidade aparente, porosidade aparente, resistência à compressão, tração direta, flexão em três pontos, ensaio de choque térmico e análise de microestrutura do material. Com a substituição de argila pela sílica, foram obtidas maior resistência mecânica, e maior tenacidade, possivelmente devido à diminuição da porosidade e pelo aumento do nível de vitrificação. A cerâmica com 9% de fibra obteve o melhor desempenho em relação à ductilidade, em razão do maior grau de deformação do material até o momento de ruptura. As cerâmicas com 3% de fibra e 6% de fibra apresentaram os melhores desempenhos frente ao choque térmico. Na análise da mineralogia do material após a sinterização, observou-se a formação de picos de mulita. Com a substituição da argila pela sílica foram identificados picos de cristobalita. / The State of Rio Grande do Sul presents one of the highest indices of rice production in the Country, and Alegrete is one of the towns that leads this statistics. Rice husk, is one of the byproducts originated from processing of rice, and is very used as thermal energy source to generate electricity. After firing generated rice husk ash, rich in silica. Thus, the aim of this work is to diversify the use of this waste as an alternative raw material for refractory ceramic materials and add value to this byproduct. Another objectiveis to increase the mechanical properties of brittle matrices that have tendency to fail by fatigue and thermal shock, limiting its applicability. Were manufactured refractory ceramic materials with 80% of kaolin clay, 20% rice husk silica, and steel fibers in volumetric concentrations of 3%, 6% and 9%. Tests about water absorption were done, apparent density, apparent porosity, compressive strength, direct traction, three points flexion, thermal shock test and analysis of the microstructure of the material. Replacing the clay by silica, was obtained greater strength, and greater toughness, possibly due to the decrease of the porosity and increasing the level of vitrifying. The ceramic with 9% fiber obtained the better performance relative for ductility, due to the higher degree of deformation of the material until the moment of rupture. The ceramic with 3% fiber and 6% fiber showed better performance front thermal shock. In mineralogical analysis of the material showed the formation of mullite peaks. With substituting the clay by silica cristobalite peak was identified.

By focusing on the cooling requirement of high power LED, the study aims to explore the spray cooling method and analyze its cooling performance. The ultrasonic micro-nozzle plate made of piezoelectric ceramic material was used in this experiment in order to establish a spray cooling system. The nozzle plate array (3 ¡Ñ 2) was used to carry out a cooling test for 24 LEDs with high power (6 ¡Ñ 4). Three different watts (1 W, 3 W, 5 W) of LED were tested, the total input power was 24W, 72W and 120 W, respectively, and the working medium was DI water. The goal is to understand the variance in performance caused by nozzle plates of different nozzle diameters (dj = 7, 35 £gm) in varied nozzle distances (z = 10, 20, 30, 40, 50 mm). The experiment used thermocouples to measure the slug temperature of LED. By applying thermal resistnace to the LED to calculate its chip temperature, and using micrometer resolution particle image velocimetry (£gPIV) to observe the spray flowfield inside the LED chamber, this study analyzes the influence of flowfield change on cooling performance.

This study aims to explore the use of an ultrasonic micro-nozzle plate, made of piezoelectric ceramic material, as a core material to establish a set of spray cooling system for high power LED. The system uses a single nozzle plate to implement a cooling test for 4 high power LEDs (2 ¡Ñ 2). The total input power was 4 W, 12 W and 20 W, and working medium was DI water. In order to understand the performance variance introduced by utilizing nozzle plates with differing nozzle diameters (dj = 7, 35 £gm) across various nozzle exit to test distance (z = 10, 20, 30, 40, 50 mm). By using micrometer resolution particle image velocimetry (£gPIV) to observe the spray flowfield inside the chamber, and using thermocouples to measure the temperature of LED slug and thermal resistance was used to calculate the LED junction temperature , Tj, for analyzing the influence of flowfield change spread in chamber on its cooling performance. The possibility of an LED spray cooling system is also explored.

Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Carmo Roberto Pelliciari de Lima / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T04:15:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_FernandodeAlmeida_D.pdf: 4153645 bytes, checksum: fe7e541e43fe3f147ac65eff5bc547f0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A necessidade de melhorar as características superficiais da liga Ti-4Al-6V usada em implantes ortopédicos, levou à pesquisas no sentido de estudar a modificação da superfície dos implantes através da deposição de revestimentos cerâmicos resistentes à corrosão, ao desgaste e biocompatíveis, por vários métodos: eletroquímica, física a vapor, eletroforética, por sol-gel, biomimética e por aspersão térmica a plasma, entre outras. A aspersão térmica a plasma é o processo mais utilizado comercialmente, pois é rápido e reprodutível. As biocerâmicas mais utilizadas para revestimento, com sucesso, são as de fosfato de cálcio (hidroxiapatita-HA, betafosfato tricálcico [o -TCP] e uma mistura dessas duas fases). A adesão dessas biocerâmicas ao tecido ósseo possuí bom desempenho é bastante discutida na literatura. A comunidade médica tem algumas restrições ao uso desses implantes metálicos revestidos por cerâmicas, com relação à interface metal-cerâmica, cuja adesão é considerada baixa. Neste trabalho foi estudado a adesão metal/cerâmica em implantes revestidos por aspersão térmica à plasma (ATP) com cerâmica, mais especificamente liga de titânio (Ti-6Al-4V) revestida com titânia (TiO2) sem e com tratamento térmico a vácuo, com o intuito de verificar uma possível melhoria nessa adesão. A cerâmica utilizada neste trabalho foi a titânia, uma vez que é uma cerâmica biocompatível e osseointegrável, que é bastante utilizada para revestir implantes. Para a execução do trabalho foram confeccionados diversos corpos de prova, os quais foram revestidos por titânia por aspersão térmica à plasma, tratados termicamente e caracterizados segundo procedimentos contidos em normas e trabalhos científicos correlacionados que norteiam o assunto proposto. Foram utilizadas as seguintes técnicas de caracterização: análise granulométrica dos pós cerâmicos, difração de raios X, verificação da porosidade, microscopia óptica e eletrônica de varredura, verificação da rugosidade das amostras. Especial ênfase foi dada aos ensaios de adesão metal-cerâmica: ensaios de adesão por tração, flexão e riscamento. Tentou-se utilizar, sem sucesso, os ensaios de microdureza para avaliar a adesão. Como resultados, verificou-se uma boa qualidade nas amostras da liga Ti-4Al-6V revestidas por titânia por aspersão térmica a plasma. Através das três técnicas de avaliação da adesão, verificou-se uma ligeira melhoria dessas características pelo tratamento térmico a vácuo, no ensaio de riscamento a carga crítica aumentou de 53N para 62N, no ensaio de tração a tensão de fratura aumentou de 10,5MPa para 17,4MPa e no ensaio de flexão a tensão de fratura aumentou de 153,3MPa para 193,1MPa. Comparando com valores encontrados na literatura, a adesão Ti-4Al-6V/TiO2 ficou superior a Ti-4Al-6V/HA nas mesmas condições de deposição / Abstract: The need to improve the surface characteristics of the alloy Ti-4Al-6V used in orthopedic implants, increase researches with the focus into the surface modification, using deposition of ceramic coatings resistant to corrosion, wear and more biocompatible by various methods: electrochemistry, physical vapor, electrophoretic, by sol-gel, biomimetics and by thermal plasma, among others. The plasma spray technique is the process more used commercially because it is fast and reproducible. The bioceramics most used for coating, are calcium phosphate (hydroxyapatite-HA, beta-tricalcium phosphate, o -TCP and a mixture of these two phases). The adhesion of these bioceramics to the bone tissue is quite discussed in literature, presenting a good performance. However, the medical community has some restrictions on the use of metal implants with ceramic coating, since the metal-ceramic interface is considered low. In this work the aim is to study the adhesion metal/ceramic-coated implants in the thermal spray plasma (ATP), using titanium alloy (Ti-6Al-4V) coated with titania (TiO2) with and without vacuum heat treatment in order to check a possible improvement this adherence. The ceramic used in this work was the titania, since it is biocompatible and bioactive, and it is quite used to coat dental implants. For the execution of the work were made several specimens, which were coated with titania by plasma thermal spray, heat treated and characterized according to procedures and standards contained in scientific papers related to guide the proposed subject. The following characterization techniques it were used: particle size analysis of ceramic powders, X-ray diffraction, analysis of the porosity, optical microscopy and scanning electron microscopy, scanning the roughness of the samples. Special emphasis was given to tests of metal-ceramic adhesion: adhesion assays for tensile, bending and scratching. Micro hardness tests carried out, however the results were not significant. The summary of this project were that this alloy present a good quality coated by titania. The methods of increase the adhesion, showed a slight improvement of these characteristics by vacuum heat treatment, the result of the scratching test showed that the critical load increase to 62N instead 53N, when analyzed the results of tensile test it also had an increase 17,4MPa instead 10,5 MPa, the bending test presented higher results 193,1MPa in contrast to 153,3MPa for the samples without treatment. Compared with values found in the literature, the adherence of Ti-4Al-6V/TiO2 was greater than Ti-4Al-6V/HA / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica