LIMA, Z. M. Nova rota de síntese de nanopartículas de NiMn2O4 usando o método sol-gel protéico. 2011. 76 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T12:54:54Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_zmlima.pdf: 3070031 bytes, checksum: 633dcb351b0f9fb81212ceb51bf4dd85 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T19:02:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_zmlima.pdf: 3070031 bytes, checksum: 633dcb351b0f9fb81212ceb51bf4dd85 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-01T19:02:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_zmlima.pdf: 3070031 bytes, checksum: 633dcb351b0f9fb81212ceb51bf4dd85 (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / This work presents a new route for the synthesis of nickel manganate (NiMn2O4) through the sol-gel protein method, using gelatin as an organic precursor. The synthesis of nanoparticles was performed by dilution of inorganic salts (NiCl2.6H2O, MnCl2.4H2O) and gelatin in distilled water with the addition of sodium hydroxide (NaOH). This solution was then placed in an oven at a fixed temperature of 100°C to make it dry. The samples were calcined in a temperature range of 600ºC to 1000ºC for a predetermined time. The oven used in calcination has a tubular shape and is provided with rotation and adjustable tilt, whose main objective is to obtain a greater homogenization of the particles. Particle size and microstrain were calculated from the parameters obtained from the microstructural characterization. The technique used for this analysis ware: the X-ray diffraction using the Rietveld method of structure refinement; the technique of X-ray fluorescence was applied in order to prove the stoichiometry of the elements present in the synthesis; magnetic measurements in order to find the magnetic properties of the compound (NiMn2O4) and the thermal analysis TG and DSC were performed to determine the loss of mass and energy variation of the material during the sintering process. The technique used to obtain nickel manganate allowed the optimization of the process. Thus obtaining the desired material with lower energy consumption, shorter time and lower cost than other processes commonly employed / Esse trabalho consiste na obtenção de uma nova rota de síntese para o manganato de níquel (NiMn2O4) através do método sol-gel protéico, utilizando a gelatina comestível como precursor orgânico, bem como uma caracterização do mesmo. A síntese das nanopartículas foi realizada através da diluição de sais inorgânicos (NiCl2.6H2O, MnCl2.4H2O) e gelatina em água destilada com a adição de hidróxido de sódio (NaOH) em solução. Em seguida foi colocada em uma estufa com temperatura fixa de 100ºC para que fosse seca. As amostras foram calcinadas numa faixa de temperatura de 600ºC à 1000ºC por um tempo pré-determinado. O forno utilizado na calcinação possui um formato tubular com sistema rotativo e inclinação ajustável, cujo principal objetivo é a obtenção de uma maior homogeneização das partículas. Foi realizada uma caracterização microestrutural cujos parâmetros calculados foram o tamanho e a microdeformação das nanopartículas. As técnicas empregadas para essa análise foram: a difração de raios-X com o uso do método Rietveld de refinamento de estrutura; a fluorescência de raios-X com o intuito de comprovar a estequiometria dos elementos presentes na síntese; medidas magnéticas com o objetivo de encontrar propriedades magnéticas do composto (NiMn2O4) e as análises térmicas TG e DSC para a determinação das perdas de massa e energia de ativação do material, durante o processo de sinterização. Todos os recursos e técnicas aplicadas na obtenção desse composto têm como objetivo otimizar o processo de sua obtenção; com diminuição de energia, tempo e custo

RIBEIRO, T. S. Caracteriazação por difração de raios-X e espectroscopia Mössbauer de nanopartículas de SnO2 dopadas com ferro. 2010. 88 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T12:35:16Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_tsribeiro.pdf: 8646919 bytes, checksum: 73e12165dcf16a93a297084872d0ab01 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T19:18:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_tsribeiro.pdf: 8646919 bytes, checksum: 73e12165dcf16a93a297084872d0ab01 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-01T19:18:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_tsribeiro.pdf: 8646919 bytes, checksum: 73e12165dcf16a93a297084872d0ab01 (MD5) Previous issue date: 2010-11-30 / In this work structural characterization by x-ray diffraction and M¨ossbauer spectroscopy of Fe-doped semiconducting oxide SnO2 nanoparticles is reported. The compound under study (Sn1−xFexOy) was prepared by high energy ball milling and proteic sol-gel. The samples prepared by ball milling showed an increase of Fe-doping in the semiconducting matrix as a function of milling time, as well as amounts of undesirable metallic iron impurities from the milling tools. A series of samples with various Fe concentrations were HCl-washed in order to eliminate the impurities. Results obtained from measurements on these samples showed that Fe enters the host matrix randomly replacing Sn in octahedral sites regardless of iron concentration. It was also showed the presence of oxygen deficient iron sites attributed to the stoichiometric unbalance of precursor materials used in the milling process. Samples of nanosized SnO2 were prepared by proteic sol-gel with three calcination temperatures. It was found that average particle sizes are directly proportional to the temperature. Nanostructured Sn90Fe10O2 was also synthesized by proteic sol-gel. Formation of spurious Fe2O3 was found at calcination temperature of 400°C. At 300°C, on the other hand, monophased Fe-doped SnO2 was achieved. Likewise the milled samples, this sample presented two different octahedral iron sites, although with quadrupole splitting slightly smaller than those for the milled samples indicating a less distorted crystal structure. The significantly smaller relative number of oxygen-deficient sites in the proteic sol-gel sample shows that this compound has a more stoichiometric concentration of Fe, Sn and O than those prepared by ball milling. / Neste trabalho, foram estudadas as características estruturais de nanopartículas de óxidos semicondutores SnO2 dopadas com ferro, através de difração de raios-x e espectroscopia Mössbauer. O composto em estudo (Sn1−xFexOy) foi preparado por moagem mecânica de altas energias e sol-gel proteico. As amostras preparadas por moagem apresentaram aumento de dopagem na matriz semicondutora como função do tempo de moagem, mas também apresentaram impurezas indesejáveis provenientes do recipiente e das esferas que foram utilizadas na síntese. Uma série de amostras com concentrações variadas de ferro foram lavadas com HCl e reanalisadas. Resultados obtidos dessas medidas mostram que o ferro entra na rede do SnO2 substituindo o Sn de forma aleatória independente da concentração de ferro. Também foi observado a formação de um sítio de ferro com deficiência de oxigênio que é atribuído ao desbalanço estequiométrico dos compostos precursores usados na moagem. Amostras de SnO2 nanoparticuladas foram sintetizados pelo método sol-gel proteico com três temperaturas de calcinação. Foi observado que o tamanho de partícula é diretamente proporcional à temperatura de calcinação. Também por sol-gel proteico foram preparadas amostras de Sn0,90Fe0,10O2 nanoparticulado. Foi identificado que a temperatura de calcinação de 400°C há formação de Fe2O3 espúrio. Já a 300°C a única fase presente é a de SnO2 dopada com ferro. Assim como nas amostras produzidas por moagem, essa amostra apresentou dois sítios de ferro como valores de quadrupolo menor do que na moagem indicando menor distorção da rede cristalina. A quantidade relativa de sítios com deficiência de oxigênio é bem menor nas amostras preparadas por sol-gel mostrando que o composto produzido por sol-gel proteico possui uma concentração mais estequiométrica do que os preparados por moagem.

TAVARES, W. S. Estudo das técnicas de remoção de material empregadas em soldagens de fabricação ou de manutenção de estruturas de aços. 2009. 109 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T12:40:21Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_wstavares.pdf: 22393746 bytes, checksum: 6be5fe01365d5301dc576062994b7f56 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T19:30:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_wstavares.pdf: 22393746 bytes, checksum: 6be5fe01365d5301dc576062994b7f56 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-01T19:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_wstavares.pdf: 22393746 bytes, checksum: 6be5fe01365d5301dc576062994b7f56 (MD5) Previous issue date: 2009-01-16 / Industries in general, often have problems with their equipment the occurrence of defects such as cracks that arise often in the heat affected zone (HAZ) of welding, localized corrosion in pre-arranged regions to this phenomenon, and pores that are usually observed in weld beads poorly executed. Thus, it is necessary to carry out repairs on these structures by specific techniques for this purpose, such as; Grinding is the most used, and the processes arc, plasma arc gouging and gouging graphite electrode. In this paper, we carried out a scoping study of removal processes the arc, getting information on operating parameters that provide stability conditions in the process, and can control the volume of material removed. Then a maintenance simulation was performed on a structure built with ASTM 4140 steel joint of 12 mm in length and profile K on a side of the 2/3 thickness, and the other 1/3 of the thickness dimensions of these suggestions made by Petrobras technicians. Of the five joints analyzed at this stage, one has been removed by grinding two goivadas the plasma arc and two goivadas 5 mm graphite electrode diameter and 8 mm, respectively. Through the analysis of hardness and microstructure it was possible to answer the main questions and suspicions inherent in each process, such as carbon based metal contamination in the gouging process with graphite electrode, extension of the heat affected zone (HAZ), a possible hardening of region near the polished surface. Thus it was possible to verify that there was an extension of the HAZ of the arc processed samples, however the gouging process using the electrode of 8 mm diameter critical features presented the processed together. The samples processed at the end of the plasma arc maintaining microstructural changes had fewer steps when compared to the sample processed by grinding. / As indústrias em geral, frequentemente apresentam problemas em seus equipamentos pela ocorrência de defeitos como: trincas que surgem geralmente na Zona Afetada pelo Calor (ZAC) da solda, corrosão localizada em regiões pré-dispostas a esse fenômeno, e poros que geralmente são observados em cordões de solda mal executados. Assim, é necessário realizar reparos nessas estruturas através de técnicas específicas para essa finalidade, como; esmerilhamento sendo o mais utilizado, e os processos a arco voltaico, goivagem a arco plasma e goivagem com eletrodo de grafite. Neste trabalho inicialmente realizou-se uma estudo exploratório dos processos de remoção a arco voltaico, obtendo informações sobre parâmetros operacionais que forneçam condições de estabilidade no processo, sendo possível controlar o volume de material removido. Em seguida foi realizado uma simulação de manutenção em uma estrutura construída com o aço ASTM 4140 em juntas de 12 mm de comprimento e perfil em K com um lado de 2/3 da espessura e o outro de 1/3 da espessura, dimensões essas sugestões feitas por técnicos da Petrobras. Das cinco juntas analisadas nesta etapa, uma foi removida por esmerilhamento, duas goivadas a arco plasma e duas goivadas com eletrodo de grafite de 5 mm e 8 mm de diâmetro, respectivamente. Através das análises de microdureza e de microestrutura foi possível responder as principais questões e suspeitas inerentes em cada processo, como contaminação do metal base por carbono no processo de goivagem com eletrodo de grafite, extensão da zona termicamente afetada (ZAC), um possível encruamento da região próxima a superfície esmerilhada. Assim foi possível verificar que não houve uma extensão da ZAC das amostras processadas a arco voltaico, porem o processo de goivagem utilizando o eletrodo de 8 mm de diâmetro apresentou características críticas à junta processada. As amostras processadas a arco plasma ao final das etapas de manutenção tiveram poucas alterações microestruturais quando comparada com a amostra processada por esmerilhamento.

GUIMARÃES, R. F. Avaliação do desempenho da soldagem do aço AISI 444 em aplicações de revestimento de torres de destilação. 2004. 60 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2004. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T12:22:01Z No. of bitstreams: 1 2004_dis_rfguimarães.pdf: 4013983 bytes, checksum: fd73d92004ad2405bedb502529a6a82a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-07T17:16:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2004_dis_rfguimarães.pdf: 4013983 bytes, checksum: fd73d92004ad2405bedb502529a6a82a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-07T17:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2004_dis_rfguimarães.pdf: 4013983 bytes, checksum: fd73d92004ad2405bedb502529a6a82a (MD5) Previous issue date: 2004-04 / The high sulfur content of oil processed in the refining units attack the "clad" steel AISI 405 or 410S, exposing the structural steel to the corrosive medium. The recovery of the eroded region is made by applying a "lining" of AISI 316L steel. Although steel AISI 316L ensure good corrosion resistance naphthenic, cracks appear in the heat affected zone of the weld (HAZ) after a certain period of operation of the unit, metallurgical problems associated with the HAZ and the efforts of expansion and contraction of conjnto " lining "of the tower and wall. An alternative would be the application of a "lining" of AISI 444 steel having corrosion resistance comparable to the AISI 316L steel and the thermal expansion coefficient closer to the coefficient of the material itself of the tower. However, are not yet known effects on the performance of the steel in the conditions of operation of the tower. In this work we studied the feasibility of applying a "lining" steel AISI 444 for the recovery of the distillation tower to replace the steel AISI 316L. Thus, we evaluated the conditions of embrittlement of AISI 444 in the maximum temperature of the tower (about 400 ° C) and temperature of 475 ° C, by measuring the Brinell hardness and Charpy impact test-V. Specimens of AISI 444 and AISI 316L welded onto steel plates ASTM A516 Gr60 were subjected to thermal fatigue cycles and after each cycle (20 in all), passed an inspection to check for cracks. Soon after it was made microstructural characterization of ZAC. Also samples were taken after the thermal fatigue tests in order to undergo treatment in oil at a temperature of 300 ° C. After treatment in oil, the samples underwent an evaluation in the scanning electron microscope. Were measured masses of the samples before and after treatment in oil to determine the weight loss caused by the corrosive environment. The results indicate that the subjection of the AISI 444 steel to thermal treatment at temperatures 400-475 ° C, causes embrittlement of the same and increasing the temperature of transition ductile brittle to values ​​above 30 ° C but below 60 ° C. The AISI 316L and AISI 444 do not exhibit cracks after the tests and Thermal Fatigue or after treatment in oil. The use of steel AISI 444 may represent a cost savings in the charts of distillation towers since it showed the lowest corrosion rates than steel AISI 316L. / Os elevados teores de enxofre dos petróleos processados nas unidades de refino atacam o “clad” de aço AISI 405 ou 410S, expondo o aço estrutural ao meio corrosivo. A recuperação da região desgastada é feita pela aplicação de um “lining” de aço AISI 316L. Embora o aço AISI 316L garanta uma boa resistência à corrosão naftênica, surgem trincas na zona afetada pelo calor da solda ( ZAC) após um determinado período de operação da unidade, associadas a problemas metalúrgicos na ZAC e aos esforços de dilatação e contração do conjnto “lining” e parede da torre. Uma alternativa seria a aplicação de um “lining” de aço AISI 444 que tem resistência à corrosão comparável à do aço AISI 316L e coeficiente de expansão térmica mais próximo do coeficiente do próprio material da torre. Contudo, ainda não são conhecidos os efeitos sobre o desempenho deste aço nas condições de operação da torre. Assim, neste trabalho estudou-se a viabilidade da aplicação de um “lining” de aço AISI 444 para a recuperação da torre de destilação em substituição ao aço AISI 316L. Para tanto, foram avaliadas as condições de fragilização do aço AISI 444 na temperatura máxima da torre ( em torno de 400ºC) e na temperatura de 475ºC, através da medição da dureza Brinell e do ensaio de impacto Charpy-V. Corpos de prova de aço AISI 444 e AISI 316L soldados sobre chapas de aço ASTM A516 Gr60 foram submetidos a ciclos de Fadiga Térmica e, após cada ciclo (20 ao todo), passaram por uma inspeção para verificar a existência de trincas. Logo após foi feita a caracterização microestrutural da ZAC. Também foram retiradas amostras após os ensaios de Fadiga Térmica para serem submetidas a tratamentos em petróleo na temperatura de 300º C. Após o tratamento em petróleo, as amostras passaram por uma avaliação no microscópio eletrônica de varredura. Foram medidas as massas dos corpos de prova antes e após o tratamento em petróleo para determinar a perda de massa provocada pelo ambiente corrosivo. Os resultados indicam que a submissão do aço AISI 444 ao tratamento térmico, nas temperaturas de 400 a 475ºC, causa a fragilização do mesmo e um aumento da temperatura de transição dúctil frágil para valores acima de 30º C, mas abaixo de 60º C. Os aços AISI 316L e AISI 444 não apresentam trincas após os ensaios de Fadiga Térmica e nem após o tratamento em petróleo. O uso do aço AISI 444 pode representar uma redução nos custos nas paradas das torres de destilação uma vez que este apresentou menores taxas de corrosão que o aço AISI 316L.

MOURA, L. B. Cinética de transformação de fases em novos aços inoxidáveis superferríticos com alto molibdênio. 2015. 172 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-05-11T16:55:07Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_lbmoura.pdf: 13874465 bytes, checksum: 53a0dfeb74222195ac66eefd6e3915ba (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-05-25T17:45:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_lbmoura.pdf: 13874465 bytes, checksum: 53a0dfeb74222195ac66eefd6e3915ba (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T17:45:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_lbmoura.pdf: 13874465 bytes, checksum: 53a0dfeb74222195ac66eefd6e3915ba (MD5) Previous issue date: 2015-12-04 / Previous research on experimental ferritic steel with high Mo content showed that Mo increases the resistance to naphthenic corrosion and sulfur complexes. However, Mo content above 5 wt% favored the formation of deleterious phases and reduced the toughness of the steel. To improve the toughness of these alloys and keep the ferrite phase stable, was added Ni, increased Cr content to 25% and maintained high Mo content. These new alloys belong to a family of steels known as superferritic stainless steels. They were originally developed for use in heat exchangers and marine environments. There is a current trend to use these alloys in the oil industry driving the research on the effect of the increase of Mo content on the microstructure of these steels. The kinetics of phase precipitation in experimental compositions (Fe25%Cr 5-7%Mo 2-4%Ni) with addition of Nb and Ti will be investigated for temperatures from 400 ° C to 900 ° C for different treatment times. In this first stage, Thermo-Calc software was used to determine the temperature stability of the ferritic phase and to identify possible intermetallic phases precipitated at thermodynamic equibrium. The alloys were aged at 400° and 475°C for study the alfa prime phase precipitation and their effects on the mechanical, magnetic and corrosion properties. Isothermal treatments were carried out 600 °C to 900 ° C to study the kinetics of precipitation of intermetallic phases. The microstructural changes on the mechanical and corrosion properties due to variation in composition and heat treatment were studied. The results obtained in the experimental alloys treated at 400° and 475°C indicated an increase in hardness, while wt% of ferrite had decreased, accompanied by increased susceptibility to pitting corrosion, the best performance observed for 5Mo4Ni alloy these conditions. For samples treated 600° to 900°C the 7Mo2Ni alloy showed the smallest amount deleterious phase precipitated and less susceptibility to pitting corrosion. Austenite phase precipitation occurred for the alloys containing 4%Ni treated at 800°C and 900°C. The 7Mo4Ni alloy showed worse performance compared to other experimental alloys in all conditions studied / Pesquisas anteriores sobre aços ferríticos experimentais com alto teor de molibdênio (Mo) constataram que embora o Mo seja responsável por aumentar a resistência à corrosão em meios ricos em ácidos naftênicos e em complexos de enxofre, teores acima de 5% Mo favorecem a formação de fases deletérias e reduzem a tenacidade do aço. Para melhorar a tenacidade dessas ligas, mantendo-se a estabilidade da fase ferrítica, o presente trabalho adicionou níquel (Ni) à composição, elevou o teor de cromo (Cr) para 25% e manteve o elevado teor de Mo. Essas novas ligas pertencem a uma família de aços denominados aços inoxidáveis superferríticos, desenvolvidos inicialmente para uso em trocadores de calor e ambientes marinhos. Este trabalho faz parte de um estudo para adaptar a composição de aços superferríticos comerciais para utilização em plantas petrolíferas que refinam petróleos ricos em compostos de enxofre através do aumento do teor de Mo na liga. A cinética de precipitação de fases em ligas com composições experimentais (Fe25%Cr5-7%Mo2-4%Ni) com adição de nióbio (Nb) e titânio (Ti) foi estudada para temperaturas de 400°C a 900°C em diferentes tempos de tratamento. Foi realizado o estudo termodinâmico das ligas empregando o Thermo-Calc para determinar a temperatura de estabilidade da fase ferrítica e identificar as possíveis fases intermetálicas precipitadas em condições de equilíbrio. As ligas foram envelhecidas a 400° e 475°C para estudar a precipitação da fase alfa linha (α’) e seus efeitos nas propriedades mecânicas, magnéticas e de resistência à corrosão. Foram realizados tratamentos isotérmicos de 600° a 900°C para estudar a cinética de precipitação das fases intermetálicas. As alterações microestruturais, nas propriedades mecânicas e na resistência à corrosão devido a variação da composição e do tratamento térmico foram estudadas. Os resultados obtidos nas ligas experimentais tratadas a 400° e 475°C indicaram aumento na dureza e redução da fase ferrita, acompanhada de aumento da suscetibilidade a corrosão por pite sendo mais crítico a 475°C, com melhor desempenho observado para a liga 5Mo4Ni. Para as amostras tratadas de 600° a 900°C a liga 7Mo2Ni apresentou a menor quantidade de fases deletérias precipitadas e menor suscetibilidade a corrosão por pite. Ocorreu precipitação de austenita para as ligas contendo 4%Ni tratadas a 800°C e 900°C. A liga 7Mo4Ni apresentou pior desempenho comparada às outras ligas experimentais em todas as condições estudadas

Este trabalho consistiu no estudo da síntese química do polipirrol (Ppy) pelo emprego de agentes oxidantes (FeCb) em meio aquoso. É apresentada a influência da adição de dopantes adicionais na condutividade do polímero é apresentada. O Ppy foi caracterizado por espectroscopia de infra-vermelho, voltametria cíclica, microscopia eletrônica de varredura e medidas de condutividade. Um novo processo de metalização de polímeros convencionais é proposto. Algumas vantagens deste processo alternativo são a eliminação do uso de metais preciosos caros e dos banhos tóxicos de cobre químico, ambos presentes no processo de metalização convencional. / This work describes a study of polypyrrol (Ppy) chemical synthesis by using oxidation agents (FeCl3) in aqueous medium.The influence of the additional dopant on the polymer conductivity was presented. Ppy was characterized by spectroscopic infra-red, cyclic voltammetry, scanning electron rnicroscopy and conductivity measurements. A novel process of metallization of conventional polymers was suggested. Some advantages of this alternative method are the elimination of using expensive precious metal solutions and toxic electroless copper baths, both essential in the conventional metallization process.

Filmes de nitreto de cromo foram depositados por magnetron sputtering desbalanceado, em atmosferas contendo N2 puro. Foram utilizados como substratos wafers de SiO2 amorfo e de MgO (001). Os filmes sobre Si02 foram depositados a 250 °C, e os filmes sobre MgO a 500 °C. A energia da partícula bombardeando a superficie durante a deposição e o fluxo dessas partículas para o substrato foram variados independentemente um do outro, permitindo que sua influência sobre a microestrutura resultante fosse determinada. A caracterização do plasma foi feita com o uso de sondas eletrostáticas. Para a caracterização dos filmes foram utilizadas as técnicas de microscopia eletrônica de transmissão de vista de topo e de seção transversal, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-x convencional e de alta resolução, difração de elétrons, espectrometria de Rutherford back-scattering e espectroscopia eletrônica Auger. Os filmes depositados sobre SO2 mostraram ser policristalinos monofãsicos com estrutura cristalina correspondente a do CrN, e apresentaram forte orientação preferencial na direção (111). Um aumento no bombardeamento iônico sobre o substrato causou uma sensível densificação do filme, com diminuição da porosidade inter- e intra-colunar. Os filmes obtidos sobre MgO (001) eram epitaxiais, com estrutura do CrN. O parâmetro de rede na direção do crescimento desses filmes aumentou em relação aos valores bulk, indicando a presença de tensão residual compressiva. Os filmes depositados com o uso de alta taxa de fluxo iônico para fluxo metálico J/JMc eram completamente densos, enquanto que aqueles nos quais foi usado baixo fluxo ocorreu a formação de vazios de dimensões nanoscópicas. A resistividade elétrica dos filmes epitaxiais foi influenciada por degraus existentes na superficie dos wafers, formados durante a etapa de clivagem. A nanodureza dos filmes epitaxiais apresentou um valor de cerca de 1300 kgfmm-2 . / Chromium nitride films, tipically 1 μm thick, were grown on amorphous SiO2 at 250 °C and on MgO (001) at 500 °C by ultra-high-vacuum reactive unbalancing magnetron sputter deposition in pure N2 discharges. The effects o f incident ion/metal flux ratio and ion energy on the film microstructure, texture, composition, morphology and stress state were examined using x-ray diffraction, transmission electron diffraction, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, Rutherford back-scattering spectrometry and Auger electron spectroscopy. Films grown on SiO2 presented a single-phase polycrystalline strongly (111)-oriented Bl NaCl-structure corresponding to CrN. In the absence of ion bombardment films deposited on Si02 were underdense and exhibited high inter- and intra-grain porosity. A high-flux low-energy ion irradiation during deposition leads to film densification with a sharp decrease in porosity. Films deposited on MgO (001) with low and high flux were epitaxiaL demonstrating that epitaxiality was mainly determiued by the temperature. Films deposited using high flux, however, showed a completely dense structure while those ones obtained using low flux presented some nanoscopic voids. Electrical resistivity of the epitaxial films was influenced by cleavage-induced steps in the substrate. Hardness of the epitaxial films, determiued with a pyramidal nanoindenter, was about 1300 kgfmm-2.

A preparação de superfícies de silício na indústria microeletrônica é feita por processos que, geralmente, envolvem uma etapa por via úmida com soluções alcalinas ou contendo fluoretos. Tais sistemas produzem acabamentos diferenciados: a partir da dissolução em presença de bases fortes, ocorre a dissolução por meio de reações de natureza anisotrópica e com o uso de soluções contendo fluoretos, a maior aplicação tecnológica é devida ao ataque químico isotrópico. O presente trabalho investigou o comportamento de superfícies de p-Si (100) em condições de circuito aberto e de polarização anódica em meios contendo fluoretos. Foram utilizadas soluções de NH4F de diferentes concentrações, pH e tipo de solvente (água e metanol). A partir dos testes realizados avaliou-se a taxa de dissolução do silício e a morfologia resultante foi observada. Os resultados obtidos mostram que a taxa de dissolução aumenta com a concentração de fluoretos na solução. Com relação ao pH, foi observado que o ataque em meios ácidos é mais intenso em profundidade, produzindo superfícies porosas para qualquer condição testada. O efeito do solvente foi mais pronunciado nos ensaios em que a amostra foi polarizada. Evidenciando-se, assim, a possibilidade de obtenção de diferentes acabamentos superficiais pelo controle das condições adequadas de composição do meio (concentração de fluoretos, pH e solvente). / The silicon surfaces preparation in microelectronical industry is carried out generally by processes involving one wet step with alcaline or fluoride solutions. Such systems cause different superficial structures: by dissolution in presence of strong alcalis involving reactions of anisotropic nature or by the use of fluoride solutions, whose the largest technological application is due to isotropic chemical etching. The present work investigated the behavior of p-Si (100) under open circuit and anodic polarization conditions in solutions containing fluoride. NH4F solutions with different concentrations, pH and solvent (water and methanol) were used. The silicon dissolution rate was evaluated based on the tests carried out and the surface morphology was observed. The results obtained shown that the silicon dissolution rate increases with the fluoride concentration in the solution. Regarding to pH, we noted that the etching in acid solutions is deeper than in alcaline solutions, this kind of etching resulting in the formation of porous layers on the surface to any condition investigated. The solvent effect was observed when the samples were polarized. The results become evident, therefore, the possibility to obtain different superficial structures by the contrai of suitable conditions of solution composition (fluoride concentration, solution pH and solvent).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-03-01T04:01:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337501.pdf: 44591069 bytes, checksum: c849c94f16bfeabf9f716ba42cf20165 (MD5) Previous issue date: 2015 / As células a combustível de óxido sólido (SOFC) são células para conversão de hidrogênio em energia elétrica, altamente eficientes e limpas, já que produzem eletricidade, calor, e unicamente agua como gás de exhaustão do processo eletroquímico. A célula eletrolítica de óxido sólido (SOEC) corresponde à operação inversa da SOFC. Células a combustível de óxido sólido reversíveis (RSOFC) são dispositivos para produzir energia e armazená-la empregando hidrogênio como portador da energia, atuando de forma reversível como células combustível ou eletrolisador. Um breve análise econômico mostra RSOFC como una alternativa viável para sistemas híbridos de energias renováveis. O estado-da-arte dos materiais dos componentes da célula foi analisado e discutido em detalhe, comparando pontos comuns desenvolvidos neste trabalho. Materiais como Perovskitas, fases Ruddlesden-Popper e Perovskitas Duplas mostram-se como potencialmente mais eficientes em comparação com o material mais utilizado para eletrodos de oxigênio, manganita de estrôncio lantânio (LSM). Uma microestrutura nanocristalina pode melhorar propriedades chave, por exemplo para o eletrólito mais utilizado, zircônia estabilizada com yttria (YSZ), pode-se obter um aumento do >95% em condutividade iônica comparando tamanhos de grão de 300 nm e 2.15 µm. Para atingir as estructuras nanocristalinas, devem-se usar pós com tamanhos de partícula pequenos e técnicas de sinterização que inibam o crescimento de grão. Fases Ruddlesden-Popper como as baseadas em La2NiO4+d, apresentam alta permeabilidade ao oxigênio, e condutividade iônica entre outras propriedades vantajosas para RSOFC. Neste trabalho é reportada a síntese e as propriedades de transporte de oxigênio para um material novo (La2-ySryNi1-xMoxO4+d, 0.0=y=0.4 e 0.0=x=0.1). A análise das fases revelou um limite de solubilidade baixo de Mo no sítio B da estrutura A2BO4+d. O material La1.8Sr0.2Ni0.95Mo0.05O4+d (LSMN) fase pura foi sintetizado com sucesso. Amostras de LSMN foram conformadas por compressão isostática e sinterizadas a 1500ºC durante 4 h. As densidades atingidas foram maiores do que 95% e o tamanho de grão foi de 14±8 µm. Um modelo simples de defeitos foi usado para explicar o comportamento da condutividade elétrica. O coeficiente de superfície (kchem) e os coeficientes de difusão (Dchem) em termos de temperatura e PO2 foram avaliados por relaxamento da condutividade elétrica (ECR) e comparados a materiais semelhantes, mostrando que dopagem no sitio B de La2NiO4+d com Mo, pode melhorar as propriedades de transporte de oxigênio. Para melhorar a condutividade iônica, e desejável manufaturar o eletrólito com pós de pequeno tamanho e planejar a sinterização com os perfis de tempo-temperatura, para obter microestruturas com tamanhos de grão menores. Há falta de modelos que possam prever as densidades atingidas durante sinterização. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo para predizer a densificação, como função da temperatura, tempo e tamanho de partícula. O modelo foi capaz de predizer densidades atingidas em diferentes condições de sinterização. A sinterização acarreta densificação e crescimento de tamanho de grão simultaneamente, particularmente para materiais nanocristalinos. Atualmente, métodos como spark plasma sintering (SPS), prensagem a quente (HP), sinterização em duas etapas (TSS) e queima rápida (FF) são empregados para inibir o crescimento de grão enquanto é mantida alta densificação. Neste trabalho, foi comparado experimentalmente FF e sinterização convencional (RH), em compactos de yttria estabilizada com zircônia (3YSZ e 8YSZ). Foram feitos experimentos em um forno tubular com taxas de aquecimento de ~500 °C/min (FF) e 10ºC/min (RH), analisando a mudança contínua da densidade dos compactos e a distribuição de tamanhos de grão da estrutura densa. As amostras sinterizadas pela rota convencional apresentam maior crescimento de grão por um fator de ~4 e ~2 respeito do tamanho dos pós. Por outro lado, as amostras sinterizadas pela rota de queima rápida suprimiram o crescimento com um fator de ~1 para os dois materiais. Esses resultados indicam que altas taxas de aquecimento minimizam o crescimento de tamanho de grão.<br> / Abstract : Solid oxide fuel cells (SOFC) are cells for conversion of hydrogen into electrical power, highly efficient and clean, since produces electricity, heat, and solely water as exhaust gas by electrochemical processes. Solid Oxide Electrolyser Cells (SOEC) correspond to the reverse operation of SOFC. Reversible solid oxide fuel cells (RSOFC) are devices to produce energy and store it employing hydrogen as energy carrier, acting reversibly as fuel or electrolyser cells. A brief financial review shows RSOFC as a viable alternative for hybrid renewal energy systems. Current state of electrolyte, hydrogen and oxygen electrodes materials has been reviewed and discussed in detail, comparing common points between SOFC and SOEC developed here. Perovskites, Ruddlesden-Popper series and Double Perovskites materials show to have lower resistance, therefore, potentially more efficiency than the state-of-art oxygen electrode, lanthanum strontium manganite (LSM). A fine-grained microstructure can enhance key properties, for instance the state-of-art electrolyte yttria stabilized zirconia (YSZ) increase >95% the ionic conductivity comparing grain sizes 300 nm and 2.15 µm. To achieve fine-grained structure, must be employed powders with small particle sizes and sintering techniques to hinder the grain growth. Ruddlesden-Popper series as La2NiO4+d-based materials exhibit high oxygen permeability, ionic conductivity among other properties advantageous for RSOFC. In this work, the synthesis and oxygen transport properties for a novel material (La2-ySryNi1-xMoxO4+d 0.0=y=0.4 and 0.0=x=0.1) are reported. The phase relations analysis disclose low Mo solubility limit on the B-site of the A2BO4+d structure. Single phase La1.8Sr0.2Ni0.95Mo0.05O4+d bar shape samples were cold-isostatically pressed and pressureless sintered at 1500ºC for 4 h. Sintered densities above 95% and grain size of 14.3±8 µm were obtained. A simple defect model was applied to explain electrical conductivity. Surface exchange coefficients (kchem) and bulk diffusion coefficients (Dchem) in terms of temperature and PO2 were assessed by electrical conductivity relaxation (ECR) and discussed comparing with similar compounds, showing that doping the B site of lanthanum nickelate with Mo can enhance the oxygen transport properties.To enhance the materials ionic conductivity, is desirable to manufacture the electrolyte using powders with small particle size and plan the sintering technique with the time-temperature profile to obtain fine-grained microstructures. There is a lack of accurate models to predict the compacts density during sintering. Here a densification model was developed to predict densification, as a function of temperature, time and particle size. The model was able to predicting the achieved density using different sintering conditions. Sintering of powders leads to simultaneous densification and grain growth, particularly for nanocrystalline materials. Currently, methods such as spark plasma sintering (SPS), hot pressing (HP), two-step sintering (TSS) and fast firing (FF) are employed to hinder grain growth while maintaining a high densification. In this work, FF consisting in thermal treatments with high heating rates (>500º/min) and conventional sintering (RH) approaches were experimentally compared for yttria-stabilized zirconia (3YSZ and 8YSZ) compacts. Experiments were carried out in a tube furnace with a heating rate of ~500 °C/min (FF) and 10 °C/min (RH), analyzing the continuous density change and the grain size distribution of the dense structure. RH-samples present grain size bigger by a factor of ~4 and ~2 in comparison to raw powder for 8YSZ and 3YSZ respectively. Conversely, FF method completely suppresses grain growth at the experimental conditions with a growth factor of ~1 for both materials. Those results indicate that high heat inputs minimize grain growth.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:44:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340631.pdf: 2852546 bytes, checksum: 93be31473dfe55365b70319831ca2449 (MD5) Previous issue date: 2016 / Nesta dissertação foram desenvolvidos compósitos de poliuretano derivado do óleo de mamona (PU) com aditivos condutores nanoestruturados de montmorilonita/polipirrol (MMt-PPy) visando à utilização em blindagem eletromagnética. Os aditivos condutores nanoestruturados foram preparados a partir da polimerização oxidativa in situ do pirrol na presença da montmorilonita (MMt) em uma solução aquosa contendo ácido dodecil benzeno sulfônico (DBSA) como surfactante. O aditivo condutor nanoestruturado foi incorporado na matriz de PU para a obtenção de compósitos de PU/MMt-PPy.DBSA. A fim de realizar um estudo comparativo, foram desenvolvidas blendas de PU contendo como aditivo condutor apenas o polipirrol dopado com DBSA (PPy.DBSA). A morfologia e as propriedades mecânicas, térmicas e elétricas dos compósitos foram avaliadas e comparadas com as blendas contendo apenas PPy.DBSA. Verificou-se que à medida que aumentou-se a concentração mássica do aditivo condutor nanoestruturado, houve um aumento significativo da tensão na ruptura (s), e do módulo de elasticidade (E) e tenacidade, indicando que o aditivo MMt-PPy.DBSA atuou como agente de reforço. Além disso, verificou-se que a condutividade elétrica apresentou um aumento de até 15 ordens de grandeza com relação ao PU puro, chegando a valores próximos ao do aditivo condutor nanoestruturado puro. Os compósitos também apresentaram atenuação da radiação eletromagnética, sendo que a magnitude da resposta foi influenciada pela fração mássica de MMt-PPy.DBSA e espessura das amostras, chegando-se a um valor máximo de -77 dB para compósitos com 25%m de MMt-PPy.DBSA e 8 mm de espessura. A partir deste estudo foi possível concluir que os compósitos apresentaram melhor dispersão e distribuição do aditivo na matriz de PU, melhores propriedades mecânicas, maiores valores de condutividade elétrica e maior eficiência de blindagem quando comparado às blendas. Este comportamento está relacionado à morfologia lamelar do aditivo condutor nanoestruturado, que apresenta maior razão de aspecto, possibilitando a formação de uma estrutura intercalada/parcialmente esfoliada, com grande interação entre aditivo e matriz. Desta forma, os compósitos de PU/MMt-PPy.DBSA desenvolvidos neste trabalho são materiais promissores para serem utilizados na blindagem eletromagnética.<br> / Abstract: In this work it was developed polyurethane composites derived from castor oil (PU) with nanostructured conductive additives of montmorillonite/polypyrrole (MMt-PPy) with the purpose of using in electromagnetic shielding. The nanostructured conductive additives were prepared from the oxidative in situ polymerization of pyrrole in the presence of montmorillonite (MMt) in an aqueous solution containing dodecyl benzene sulfonic acid (DBSA) as surfactant. Different concentrations of the nanostructured conductive additives were incorporated into polyurethane matrix derived from castor oil (PU), for obtaining composites of PU/MMt-PPy.DBSA. In order to perform a comparative study, PU blends containing neat polypyrrole doped with DBSA (PPy.DBSA) as conductive additive were developed. The morphology and the mechanical, thermal and electrical properties of the composites were evaluated and compared with blends containing neat PPy.DBSA. It was found that when the mass concentration of the nanostructured conductive additive was increased, there was a significant increase in the tensile stress (s) and modulus of elasticity (E), indicating that the additive MMt-PPy.DBSA acted as a reinforcing agent. Furthermore, it was found that the electrical conductivity increased by up to 14 orders of magnitude, when compared to pure PU, reaching values close to the pure nanostructured conductive additive. The composites also showed attenuation of the electromagnetic radiation, and the magnitude of the response was influenced by the mass fraction of MMt-PPy.DBSA and thickness of the samples, reaching a maximum value of -77 dB for composites containing 25%m MMt-PPy.DBSA and 8 mm of thickness. From this study, it was concluded that the composites showed better distribution and dispersion of the additive in PU matrix, better mechanical properties, higher electrical conductivity values and higher shielding effectiveness when compared to blends. This behavior is related to the lamellar morphology of the nanostructured conductive additive, which has a higher aspect ratio, allowing the formation of an intercalated / partially exfoliated structure with a strong interaction between the additive and matrix. Thus, the composites PU/MMt-PPy.DBSA developed in this study are promising materials for electromagnetic shielding applications.