Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4708.pdf: 12268943 bytes, checksum: 29b57952973cc3f28aed7dccb94a9d6d (MD5) Previous issue date: 2012-09-12 / Universidade Federal de Sao Carlos / Refractory castables are multiphase materials usually exhibiting complex heterogeneous microstructures, which have their mechanical strength affected by chemical and structural changes. These microstructural changes directly affect the Young s modulus, as this property is strongly dependent on the chemical bonds, crystalline structure and flaws, such as porosity and cracks. For the Al2O3-MgO system, two transformations can be highlighted: the volumetric expansion associated with the magnesia hydration and the in situ spinel formation, both can play a role by increasing or decreasing the castable s embrittlement depending on the resulting expansion. Considering this aspect, the addition of MgO sources with different reactivity in refractory castables was evaluated during curing and drying steps. As a result, different routes for magnesia s sources addition to the castables, without the usual damage caused by MgO hydration, are presented in this work. The addition of acetic acid sped up the brucite precipitation, inducing the formation of a resilient structure able to inhibit the stresses generation. Additionally, the effect of mineralizing or densification compounds on spinel-forming castables and the microstructural evolution of refractory castables containing different MgO sources, colloidal binders or high-carbon content were assessed during the thermal treatment by hot Young s modulus measurements using the resonance bar technique. The attained results highlight the technique s broad feature and accuracy for the development of refractory materials. The MgF2 and magnesium borate addition sped up the spinel formation, whereas TiO2 led to lower expansion values and greater rigidity at high temperatures, all of them as promising alternatives to master the castable s microstructure design. For the nano-bonded castables, the sintering additive addition further enhanced the Young s modulus resulting in high-performance refractories. Additionally, the elastic modulus measurements were able to evaluate the antioxidants effect in high-carbon containing castables and to identify the mechanisms of crack healing (during heating) and opening (during cooling). / Concretos refratários são materiais multifásicos que normalmente apresentam uma estrutura heterogênea e complexa, cuja resistência mecânica é afetada por mudanças químicas e estruturais. Estas transformações microestruturais afetam diretamente o módulo elástico, visto que esta propriedade está relacionada ao tipo de ligação química, estrutura cristalina e defeitos, tais como porosidade e trincas. No caso de concretos Al2O3-MgO, duas transformações merecem destaque: a primeira é a hidratação da magnésia e a segunda a formação de espinélio in situ. Ambas as reações podem contribuir positivamente ou negativamente com a rigidez dependendo da acomodação da expansão gerada. Neste trabalho, fontes de magnésia com reatividades distintas foram avaliadas durante a cura e secagem de concretos refratários. Os resultados obtidos indicaram rotas para incorporação de diferentes fontes de MgO as composições refratárias sem os danos decorrentes da hidratação. A adição de ácido acético acelerou a precipitação de brucita, induzindo a formação de uma estrutura mais resiliente, capaz de inibir a geração de tensões. O efeito de aditivos na espinelização e outras transformações in situ em concretos aluminosos, nanoligados ou contendo alto teor de carbono foram acompanhadas utilizando-se medidas de módulo elástico a quente, destacando a precisão e o caráter abrangente desta técnica para o desenvolvimento de novos materiais. A adição de MgF2 e boromagnésio promoveu uma grande aceleração da espinelização, enquanto o TiO2 apresentou um efeito moderado, mas resultou em maior rigidez em temperaturas elevadas. Sendo assim, estes três aditivos são promissores para o desenvolvimento de concretos espinelizados. Para os materiais nanoligados, verificou-se que adição de um agente sinterizante promoveu um grande aumento da rigidez, resultando em refratários de alto desempenho. Adicionalmente, as medidas de módulo elástico a quente mostraram-se adequadas para avaliar o efeito de anti-oxidantes em concretos com elevado teor de carbono e o processo de fechamento e abertura de trincas durante os ciclos de aquecimento e resfriamento, respectivamente.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4739.pdf: 8852417 bytes, checksum: 54d6a4b01ec455b6d6fc320e63d6dc26 (MD5) Previous issue date: 2012-03-23 / Financiadora de Estudos e Projetos / Bulk amorphous and nanocrystalline alloys have attracted great interest from the scientific community. Titanium based alloys have demonstrated potential for formation of amorphous. This study aimed at to evaluate the mechanical properties of the Ti34Cu36Ni8Zr22 and (TiZr)80Co12Fe8 alloys, at room temperature. Thereby, nanoindentation, compression and three points bending tests were performed. The methodology involved the following steps: (i) production of alloys by arc melting under argon atmosphere, (ii) production of amorphous ribbon by melt-spinning, (iii) heat treatment of the ribbons at different temperatures, (iv) production of test specimens through casting in copper chill followed by quenching (v) microstructural characterization via scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD), (vi) mechanical characterization based on nanoindentation, compression and torsion tests. The results of nanoindentation showed an increase in hardness and reduced Young's modulus as the temperature of the heat treatment approachs the crystallization temperature. Results of compression and bending showed strong dependence on the preparation surface and internal defects of the specimens. The Young's modules and tensile strengths are below those reported in the literature, probably due to internal defects present in the samples such as pores. / Ligas amorfas e nanocristalinas de grande volume vêm despertando grande interesse da comunidade científica. Ligas à base de titânio têm demonstrado potencial para formação de amorfo. O presente estudo objetivou avaliar as propriedades mecânicas, em temperatura ambiente, das ligas Ti34Cu36Ni8Zr22 e (TiZr)80Co12Fe8. Para tanto, foram realizados ensaios de nanoindentação, compressão e flexão em três pontos. A metodologia empregada envolveu as seguintes etapas: (i) produção das ligas via fusão a arco sob atmosfera de argônio; (ii) produção de fitas amorfas via melt-spinning, (iii) tratamento térmico das fitas em diferentes temperaturas, (iv) produção de corpos de prova através do vazamento em coquilha de cobre seguido de resfriamento rápido; (v) caracterização microestrutural através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) com espectroscopia por dispersão de energia (EDS), microscopia eletrônica de transmissão (MET), calorimetria exploratória de varredura (DSC) e difratometria de raios-X (DRX); (vi) caracterização mecânica baseada em ensaios de nanoindentação, compressão e flexão em três pontos. Os resultados de nanoindentação mostraram um aumento nos valores de dureza e módulo de Young reduzido conforme o tratamento térmico se aproxima da liga cristalina. Resultados de compressão e flexão mostraram forte dependência em relação a preparação superficial e defeitos internos dos corpos de prova. Os módulos de Young e tensão de ruptura estão abaixo dos relatados pela literatura, provavelmente devido a defeitos internos presentes nas amostras, como poros.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5257.pdf: 5962262 bytes, checksum: 62fcf6b4ec974361bb5cc8578fe9901b (MD5) Previous issue date: 2013-05-09 / Financiadora de Estudos e Projetos / The TiO2 is widely used in several applications. In recent times these applications have been enhanced with the use of the nanotechnology. In this work, the sol-gel synthesis process, at low temperature, of TiO2 nanoparticles was investigated. The synthesis used TiCl4 as precursor in different solvents (Octanol, Ethanolamine and Terathane) and the products were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Gas Absorption (BET), Thermoanalytic Techniques (ATG, DSC) and Transmission Electron Microscopy (TEM). XRD and TEM showed the crystallite size ranging from 4 to 16 nm and different particles morphologies and phase compositions (amorphous, anatase pure, and anatase/rutile mixture) were also shown. TEM images displayed variations in the morphological behavior depending on the synthesis condition. Between these morphologies nanostructures (1D and 3D), which are primaries nanoparticles self-assembled by oriented attachment, can be observed. The ceramic processing of these nanopowders is also investigated from the compacting, densification and sintering behavior. The compressibility curve shows a typical behavior of agglomerates. The densification process was investigated by the dilatometric analysis using nonisothermal experiments. The densification parameters were determinate and the grain boundary sliding assisted by surface diffusion was proposed as the dominant shrinkage mechanism. Different sintering methods are applied (SC, TSS and fast firing). The microstructure, by SEM, is analyzed and confronted with previous results. This work showed that the TiO2 nanoparticles could be easily engineered and adapted by the solvent type, the TiCl4 concentration and the synthesis time. The principal processes of the synthesis and processing are dependents strongly of the high agglomerate state of the nanopowders. / O TiO2 é amplamente utilizado em variadas aplicações. Nos últimos tempos, estas aplicações foram aprimoradas com o uso da nanotecnologia. Neste trabalho, foi investigado o processo de síntese por via sol-gel, a baixa temperatura, de nanopartículas de TiO2. Na síntese, foi usado o TiCl4 como precursor em diferentes solventes (Octanol, Etanolamina e Terathane) e os produtos foram caracterizados por Difração de Raios X (DRX), Absorção de Gases (BET), Técnicas de Termoanalise (ATG, DSC) e por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). DRX e MET mostraram que o tamanho do cristalito varia de 4 a 16 nm, também foram mostradas diferentes morfologias de partículas e composições de fases (amorfa, anatase pura e mistura anatase/rutilo). As imagens de MET exibiram variações no comportamento morfológico dependendo das condiçõs de síntese. Entre estas morfologias podem ser observadas nanoestruturas (1E e 3D) as quais são auto-montagens por coalescência orientada de nanopartículas primarias. O processamento cerâmico destas nanopartículas foi também investigado a partir do comportamento na compactação, a densificação e a sinterização. A curva de compressibilidade resulta num comportamento típico de amostras aglomeradas. O processo de densificação foi investigado por análise dilatometrica usando experimentos nao-isotérmicos. Os parâmetros da densificação foram determinados e foi proposto o escorregamento do contorno de grão assistida por difusão superficial como o mecanismo de retração dominante. Foram aplicados diferentes métodos de sinterização (SC, TSS e fast firing). A microestrutura, por MEV, foi analisada e confrontada com os resultados das técnicas anteriores. Este trabalho mostrou que as nanopartículas de TiO2 podem ser facilmente manipuladas e adaptadas pela seleção do tipo de solvente, a concentração de TiCl4 e o tempo de síntese. Os principais processos de síntese e processamento são fortemente dependentes do alto estado de aglomeração das nanopartículas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5427.pdf: 36473708 bytes, checksum: 2eb5c1217fdc17b27dab041fc104ec3c (MD5) Previous issue date: 2013-05-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work its was investigated the influence of the processing on the electrical and dielectric properties of nanostructured polymeric systems obtained by differents techniques. The morphology and structure of the materials were correlated to their percolation threshold by applying the percolation theory. The systems studied were: i) conductive blends of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) with polypyrrole (PPy), PVDF/ multiwall carbon nanotube (MWCNT) composites and PVDF/PPy/MWCNT hybrid systems, produced by melt mixing; ii) PVDF/ copper nanowires (CuNW) and MWCNT/PVDF nanocomposites produced by miscible solvent mixing and precipitation methods (MSMP); iii) nanofibers of nanocomposites of PA6/MWCNT, PVDF/MWCNT and PVDF/CuNW and from blends of PA6/ poly(aniline) (PAni) doped with p-toluene sulfonic acid (TSA), by electrospinning. For the systems produced by melt mixing the percolation thresholds were 10 and 0.3 wt %, for PVDF/PPy and PVDF/MWCNT, respectively, while the hybrid systems showed lower percolation thresholds and much higher electrical conductivities at all concentrations than the binary systems. For the systems produced by MSMP method the percolation thresholds were 0.13 and 0.29 v%, for the MWCNT/PVDF and CuNW/PVDF nanocomposites, respectively. It was observed also that the CuNW/PVDF nanocomposites had the highest real permittivity combined with a low dissipation factor (tan ). The non woven mats obtained by electrospinning presented insulating behavior. However, to take advantage of the high surface area and porosity of the mats the surface of the nanofibers were recovered with MWCNT by dipping the mats in an aqueous solution with MWCNT. A strong interaction between the MWNTs and the nanofibers was observed: even after ultrasonication, the adsorbed MWCNT remained attached to the surface of the nanofibers´ mats. After the treatment the mats displayed conductivities between 10-5 and 10-2 S/m. / Neste trabalho foi investigada a influência do processamento nas propriedades elétricas e dielétricas de sistemas poliméricos nanoestruturados obtidos por diferentes técnicas. As morfologias e estruturas dos materiais produzidos foram correlacionadas à percolação elétrica dos mesmos, utilizando a teoria de percolação. Os sistemas estudados foram: i) Blendas de poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) e polipirrol (PPy), nanocompósitos de PVDF com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) e do híbrido PVDF/PPy/MWCNT, todos obtidos a partir do estado fundido; ii) Nanocompósitos de PVDF com nanofibras de cobre (CuNW) e nanocompósitos de PVDF/MWCNT, obtidos pelo método de solubilização e posterior precipitação; iii) Nanofibras de nanocompósitos de Poliamida 6 (PA6) com MWCNT, PVDF/MWCNT, PVDF/CuNW e a partir da blenda de PA6/PAni, dopada com o ácido p-tolueno sulfônico (p-TSA), todas obtidas por eletrofiação. Para os compósitos PVDF/PPy e PVDF/MWCNT, produzidos a partir da mistura no estado fundido, o valor de percolação obtido foi de 10%m (ou 16,5 %vol) e 0,3 %m (ou 0,29 %vol), respectivamente. Enquanto, para o híbrido PVDF/PPy/MWCNT o valor de percolação elétrica para as cargas, individualmente, foi menor, e a condutividade elétrica obtida foi maior, comparado ao sistema binário. Para nanocompósitos PVDF/MWCNT e PVDF/CuNW, obtidos por solubilização e precipitação, o valor de percolação foi de 0,14%m (ou 0,13 % vol) e 1,36 %m (ou 0,27 % vol), respectivamente. E os nanocompósitos PVDF/CuNW apresentaram elevada permissividade elétrica combinada com baixos valores de dissipação elétrica, tan . Os resultados para condutividade elétrica das mantas não tecidas, obtidas por eletrofiação, mostraram que as mesmas têm comportamento isolante. Contudo, aproveitando as características singulares das mantas eletrofiadas (elevada área superficial e porosidade), foi realizado um tratamento para recobrir a superfície das nanofibras com MWCNT, mergulhando as mantas em uma dispersão aquosa de MWCNT. Foi observada uma forte interação entre os MWCNT e as nanofibras; mesmo com a utilização de intensa ultrasonicação os MWCNT continuaram bem aderidos a superfície das nanofibras. As mantas submetidas ao tratamento apresentaram condutividade elétrica entre 10-5 e 10-2 S/m.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5809.pdf: 13474238 bytes, checksum: 8b51135cdfa96a63f90435eb49b9c72d (MD5) Previous issue date: 2013-12-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / Light weight masonry mortars containing vermiculite are commonly used when one wants thermal and acoustic insulation. This Thesis investigated the incorporation of recycled used tires rubber crumbs as light weight mortar aggregates, in substitution of parts of vermiculite and sand. The main objective was based on the natural resources protection and decrease in environment impact, by means of the recycling in large quantities, of a problematic dischargeable product (used tires). By means of the pertinent standards, six masonry mortar compositions were investigated; two compositions of light weight masonry mortars containing cement, lime, sand and vermiculite, two compositions containing cement, lime, sand, vermiculite and rubber crumbs from recycled tires. In addition, to have a broader comparative ground ,a traditional mortar (cement+slime+sand) and an industrialized mortar (cemet+lime+sand+additives), not of the light weight class, were also investigated. The substitution of parts of vermiculite and sand by rubber recycled aggregates was taken to 45wt% of the whole light weight mortar mass. The results showed that the incorporation of rubber aggregates, promoted a decrease in the mortar drying shrinkage, a reasonable increase in the compressive strength and an expressive increase in the adherence strength of the light mortars. Another positive factor was that the inclusion of the rubber aggregates did not caused any sensible alteration neither in the thermal conductivity nor on the acoustic absorption, comparatively to the values presented by the light mortars without rubber aggregates. It was concluded that the light weight mortars containing recycled rubber aggregates, constitute a viable new contribution to the sustainable constructive elements field, fulfilling this Thesis main objective. / A utilização da vermiculita expandida em argamassas leves para alvenaria é uma prática comum com vistas a isolamento termoacústico. Esta Tese teve como objetivo principal, a incorporação de agregados de borracha reciclada de pneus em argamassas leves, substituindo partes de vermiculita e areia. Com isso, visou-se a proteção de recursos naturais e diminuição de impacto ambiental, através da reciclagem em quantidade apreciável, de um produto de descarte muito complexo (pneus usados). Usando-se a normalização pertinente, foram investigadas seis composições: dois traços de argamassa leve utilizando-se cimento, cal, areia e vermiculita expandida; dois traços de argamassa leve contendo cimento, cal, areia, vermiculita expandida e agregados de borracha reciclada de pneus. Para mostrar diferenças marcantes, também foram investigadas, um traço da argamassa tradicional densa (cimento:cal:areia) e uma argamassa industrializada densa (cimento:cal:areia+aditivos especiais). A substituição de partes da vermiculita e da areia por agregados de borracha reciclada de pneus foi levada até 45% em massa desses agregados, na composição global da argamassa leve. Os resultados mostram que a inclusão dos mesmos, diminuiu a retração, promoveu um aumento razoável da resistência à compressão e um aumento acentuado na resistência de aderência das argamassas leves. Outro fator positivo foi que a presença de agregados de borracha não promoveu alteração na condutividade térmica e nem na absorção acústica, comparativamente aos níveis dessas propriedades essenciais, apresentados pelas argamassas leves sem os agregados reciclados. Os resultados permitem concluir, que as argamassas leves, contendo agregados de borracha reciclada de pneus substituindo partes da areia e da vermiculita, caracterizam uma contribuição nova na área de elementos construtivos sustentáveis, indicando viabilidade de emprego na construção civil, atendendo às exigências da normalização e cumprindo o objetivo alvo desta Tese.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5897.pdf: 9981391 bytes, checksum: 065fc0eaa13c12b856bd17d77b583078 (MD5) Previous issue date: 2013-03-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / During the past decades, the bauxite residue (BR) generated in the aluminium production was considered unusable waste. However, the difficulties and the costs associated with the residue management and storage have motivated companies to invest in innovative research to find economical and environmentally safe applications for the BRin order to reduce the volume of waste stored. In this context, the building industry offers a promising application for BR. This sort of residue could be used in large quantities in the production of Portland cement, one of the most important materials in this sector. The partnership between the aluminium and cement producers might benefit both areas, opening a great opportunity to move towards sustainable development and to minimize environmental impacts. Therefore, the aim of this study was to evaluate the use of BR as an alternative source of Al2O3 and Fe2O3 in Portland cements clinker. Four formulations were developed: one without BR, which was used as a reference composition (C1),and three others containing 3wt%(C2)7 wt%(C3) and13 wt% (C4) of BR. As the main phases-C3S, C2S, C3A e C4AF- were detected in the produced clinker, it was clear that BR addition did not affect the mineralogical composition. Nevertheless, BR contents equal or greater than7wt% resulted in the formation of C3A doped with Na, which has an orthorhombic structure. Based on the quantitative X ray diffraction results and on the phase s morphology it was found that although the presence of residue has altered the chemical composition of the clinker, the mechanical behavior of the material was not affected. The mortars prepared with these clinkers reached satisfactory compressive strength and C4 materials had values of 39MPa. The results demonstrated that the presence of the BR did not affect negatively the quality of the produced material which indicates an interesting potential application for the BR. / Durante muito tempo, o resíduo de bauxita (RB) gerado na produção de alumínio, foi considerado como um resíduo inutilizável. No entanto, as dificuldades e custos associados ao gerenciamento e armazenamento do RB têm motivado as empresas a investir em pesquisas inovadoras para encontrar aplicações econômicas e ambientalmente seguras reduzindo, assim, o volume de resíduo destinado para o armazenamento final. A indústria da construção oferece um cenário de uso promissor, pois, na produção de um dos materiais mais utilizados neste setor, o Cimento Portland, poderia ser empregado um considerável volume de RB. A parceria entre os produtores de alumínio e cimento beneficiaria ambas as empresas, bem como o meio ambiente, favorecendo o crescimento sustentável. Assim, este trabalho teve como objetivo preparar clínqueres de cimentos Portland empregando-se o RB como fonte alternativa de Al2O3e Fe2O3.Foram preparadas 4 formulações: uma sem adição de RB, utilizada como referência (C1), e outras 3 com teores de resíduo de 3,6-%p (C2), 7,0-%p (C3) e 13,8-%p (C4). A adição de resíduo de bauxita não afetou a composição mineralógica do clínquer, pois as principais fasesmineralógicas- C3S, C2S, C3A e C4AF foram formadas. Contudo, nos clínqueres C3 e C4, o uso de mais de 7%-p de RB levou a formação do C3A dopado com sódio que possui estrutura ortorrômbica. Baseando-se nos resultados de difração de raios-X, morfologias e quantificações de fases, verificou-se que embora a adição de resíduo de bauxita altere a composição química do clínquer, a incorporação de até 13,8%-p de resíduo não prejudicou o comportamento mecânico do material. As argamassas preparadas com estes clínqueres apresentaram resistência a compressão satisfatória e o material C1 alcançou valores de 39 MPa após os 28 dias de cura. Finalmente, baseado nestes resultados, pode-se considerar que a presença do resíduo não afetou negativamente a qualidade do material produzido o que indica um interessante potencial de aplicação para o RB.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6173.pdf: 16234902 bytes, checksum: 6547938ad1d62f0e6ec22c7befb71916 (MD5) Previous issue date: 2014-04-23 / Universidade Federal de Minas Gerais / Heated glasses undergo a variety of kinetic processes, such as crystallization, relaxation and viscous flow, that are very important both scientifically and technologically. In this work, we measured and rigorously analyzed these processes according to several models and theories, for two glass compositions: diopside (CaO MgO 2 SiO2) and lithium diborate (Li2O 2 B2O3). These analyses addressed the following questions: which viscosity model better describes the experimental data? Which viscosity model better describes the structural relaxation kinetics bellow the glass transition temperature? Does the decoupling between crystallization and viscous flow kinetics occur for the studied materials, as reported in the literature for lithium disilicate? The results showed that the MYEGA viscosity model described well both viscous flow and structural relaxation data. Moreover, our results point towards an explanation for the breakdown between crystallization and viscous flow kinetics: it is a phenomenon in which the crystal growth structural units are able to move without cooperative rearrangements if the viscosity is above 5,6(6) 103 Pa s. With our results for lithium diborate, we confirmed Kauzmann s resolution for his own paradox: this glass fully crystallizes before achieving a metastable equilibrium state when kept at the Kauzmann s temperature. This means that such glass cannot undergo the ideal glass transition . These findings are useful for technological processes such as glass annealing, new glass-ceramic microstructure design, and glass making. / Cristalização, relaxação e escoamento viscoso são processos cinéticos de grande importância científica e tecnológica na área de vidros. Neste trabalho, estes processos foram observados e rigorosamente analisados segundo diversas teorias e modelos, para dois vidros: diopsídio (CaO MgO 2 SiO2) e diborato de lítio (Li2O 2 B2O3). Estas análises tiveram como objetivo responder as seguintes perguntas: qual modelo de viscosidade melhor descreve os dados experimentais? Qual modelo de viscosidade melhor descreve a cinética de relaxação estrutural abaixo da temperatura de transição vítrea? A cinética de cristalização pode ser satisfatoriamente correlacionada com a cinética de escoamento viscoso, ou ocorre um desacoplamento entre elas, como já reportado na literatura? Os resultados mostraram que o modelo MYEGA de viscosidade descreve bem a cinética de escoamento viscoso e de relaxação estrutural. Além disso, os resultados obtidos dão embasamento para uma explicação sobre o desacoplamento entre as cinéticas de escoamento viscoso e de cristalização: trata-se de um fenômeno em que, para viscosidades maiores que 5,6(6) 103 Pa s, as unidades estruturais que participam do crescimento de cristais se movimentam sem a necessidade de rearranjos cooperativos. Finalmente, o conjunto dos resultados obtidos permitiu confirmar, para o diborato de lítio, a proposta de resolução do paradoxo de Kauzmann sugerida pelo próprio: este vidro cristaliza totalmente antes de atingir o equilíbrio metaestável na temperatura de Kauzmann. Isto significa que a transição vítrea ideal é inatingível para um vidro de diborato de lítio confeccionado pela rota de fusão e posterior resfriamento. Estes resultados encontram aplicação em processos tecnológicos como recozimento de vidros, desenvolvimento microestrutural de novos materiais vitrocerâmicos, e formação de produtos vítreos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6216.pdf: 3752931 bytes, checksum: c42d2f4f644f3bf605290cc17c76dffa (MD5) Previous issue date: 2013-12-20 / Universidade Federal de Sao Carlos / Polymeric materials, including polymer blends and composites are used in a great variety of engineering applications. Toughness, which is associated to the capacity of the material to absorb energy before its break, is frequently an important characteristic to many high-performance applications becoming essential the use of effective methods to determine the intrinsic toughness of a material in order to increase the possibility of development and applications concerning polymeric materials establishing a relationship between fracture behavior and morphology. The method Essential Work of Fracture (EWF) has been receiving special attention to determine the toughness of high ductility polymers, however, sometimes, a low discerning use of the technique concerning the theory and the correct preparation of specimen of polymeric systems.This way, it was developed a very selective procedure to the preparation specimen which is the main step to obtain precise results. In order to expand EWF technique application and to evaluate the fracture toughness, in this work the fracture behavior of three different polymeric systems was observed. Two of them showed an excellent response to the technique. The nanocomposites of blends HDPE/LLDPE and OMMT and Polypropylene/Glass Fiber composites, both semi-crystalline materials, with ductile behavior. On the other hand, observing the other system, nanostructured blends SAN/PBT, with brittle behavior, the EWF method applied in this work showed to be inappropriate. Therefore, there was an improvement concerning the understanding of limitations and peculiarities of the EWF technique, which is nowadays a very useful tool to characterize the toughness of ductile polymeric materials althought it still has some limitations related to brittle materials. / Materiais poliméricos, incluindo suas blendas e compósitos, são muito utilizados em uma ampla variedade de aplicações de engenharia. A tenacidade, que é a capacidade que um material apresenta de absorver energia antes de sua ruptura, frequentemente é uma propriedade chave para aplicações de alto desempenho, e assim é essencial a utilização de métodos eficazes na determinação da tenacidade intrínseca de um dado material, a fim de possibilitar o desenvolvimento e ampliar a aplicação dos materiais poliméricos estabelecendo uma relação entre o comportamento de fratura e a morfologia desses materiais. O método de Trabalho Essencial de Fratura (EWF) tem recebido especial atenção na determinação da tenacidade de polímeros altamente dúcteis, no entanto muitas vezes ocorre uma utilização pouco criteriosa da técnica no que diz respeito aos pré-requisitos teóricos e à preparação adequada dos corpos-de-prova de sistemas poliméricos. Dessa forma, foi desenvolvido de forma bastante criteriosa um procedimento de preparação de corpos-de-prova que é a etapa chave para a obtenção de resultados precisos. Visando ampliar a aplicação da técnica EWF para a avaliação da tenacidade à fratura, neste trabalho foram estudados três diferentes sistemas poliméricos. Dois deles mostraram excelente resposta à aplicação da técnica, os nanocompósitos de blendas HDPE/LLDPE e OMMT, e os compósitos de Poliprolileno/Fibras de Vidro, ambos materiais semicristalinos e com comportamento dúctil. Porém para o outro sistema, as blendas nanoestruturadas de SAN/PBT, de comportamento essencialmente frágil, a aplicação da técnica de EWF se mostrou inapropriada dentro das condições estudadas. Portanto, houve avanço com respeito à compreensão dos limites e peculiaridades da aplicação da técnica de EWF, que hoje é uma ferramenta muito útil na caracterização da tenacidade à fratura de materiais poliméricos dúcteis, mas que ainda possui sérias restrições para a análise de materiais de comportamento frágil.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6324.pdf: 4094948 bytes, checksum: 9cf399437317071ad625c2abc96b840e (MD5) Previous issue date: 2014-08-01 / Financiadora de Estudos e Projetos / Barium hexaferrite (BaM) is a magnetic ceramic material with a hexagonal crystal structure, which is widely used as a permanent magnet and in electronic devices, magnetic recording media, electromagnetic wave absorbers, etc. The properties of barium hexaferrite are strongly dependent on its composition, type of doping agents, and processing variables. Chromium oxide is an antiferromagnetic material, which, when used as a dopant in barium hexaferrite, can increase the latter s saturation magnetization and decrease its coercivity, making it suitable for use in magnetic recording media. The literature reports on several studies about the effect of the addition of dopants on barium hexaferrite sintered in a conventional furnace, aiming to improve its magnetic properties. However, no studies so far have focused specifically on microwave-sintered chromium oxide-doped barium hexaferrite. In this work, a commercial barium hexaferrite was mixed with chromium oxide ranging from 0 to 3g. Each mixed powders were pressed isostatically at 200 MPa and sintered in a conventional furnace (60 min) and a microwave oven (30 min) at 1100, 1200, 1240 and 1280oC, applying heating rates of 10oC/min and 50oC/min, respectively, to obtain highly dense materials with small grain sizes. The resulting materials were characterized by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD), specific surface area by the BET method, apparent density, scanning electron microscopy (SEM) and vibrating sample magnetometry (VSM). The results indicated that sintering barium hexaferrite microwave with and without the addition of chromium oxide yields materials with a homogeneous microstructure and densities similar to those obtained by conventional sintering, which can be achieved in an 80% shorter firing time. At 1280oC, the microwave sintered BaMCr4 sample exhibited higher levels of saturation magnetization and remanence than those of the other samples conventionally and microwave sintered at this temperature. / A hexaferrita de bário (BaM) é um material cerâmico magnético de estrutura cristalina hexagonal muito utilizada como magneto permanente, em dispositivos eletroeletrônicos, meios de gravação magnética, absorvedores de radiação eletromagnética, etc. As propriedades da hexaferrita de bário estão fortemente relacionadas com sua composição, tipo de dopantes e variáveis de processamento. O óxido de cromo é um material antiferromagnético, mas sua utilização como dopante da hexaferrita de bário pode levar a um aumento da magnetização de saturação e diminuição da coercividade, qualidades estas desejáveis para sua utilização em mídia de gravação magnética. Diversos trabalhos reportam o efeito da adição de alguns agentes dopantes na hexaferrita de bário processada por vários métodos e sinterizada em forno convencional, visando à melhoria das propriedades magnéticas; entretanto nenhum estudo sistemático da sinterização da hexaferrita de bário dopada com cromo em forno de micro-ondas foi realizado. Neste trabalho, uma hexaferrita de bário comercial foi misturada com óxido de cromo variando de 0 a 3g. Cada mistura foi conformada por prensagem isostática a 200 MPa, e então sinterizada em forno convencional (60 min) e de micro-ondas (30 min) a 1100, 1200, 1240 e 1280oC, com taxas de aquecimento de 10oC/min e 50oC/min respectivamente, visando à obtenção de materiais com altas taxas de densificação e reduzido crescimento de grãos. Os materiais obtidos foram caracterizados por energia dispersiva de raios X (EDX), difração de raios X (DRX), área superficial específica pelo método BET, densidade aparente (DA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e magnetometria de amostra vibrante (VSM). Os resultados mostraram que a sinterização por micro-ondas da hexaferrita de bário sem e com adição de óxido de cromo favoreceu à formação de microestruturas homogêneas, a densidades semelhantes em relação à sinterização convencional e, em um tempo de queima de 80% menor. Na temperatura de 1280oC, a amostra BaMCr4 sinterizada por micro-ondas, obteve elevados valores de magnetização de saturação e remanência, sendo superiores aos valores das demais amostras sinterizadas convencionalmente e por micro-ondas nessa temperatura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissALRTS.pdf: 5118290 bytes, checksum: 16861c414f1f2c71ab507accdc5d0b41 (MD5) Previous issue date: 2006-07-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / Suitable destination of industrial solid wastes that have not well established or completely successful mitigation techniques is nowadays a fundamental important subject, all over the world. In Brazil, one of the most pollution-intensive industries is the tanning skin and processing leather industry. Among its wastes, there is a hazardous chromium-containing waste, named leather shaving, which needs technological alternatives to reintegrate its great quantity generated to materials life cycle. Based on materials engineering concepts, and from the experiences related in bibliography, this work proposes the leather shaving dissolution in phosphoric acid and later incorporation of this new product in Portland cement mortar; changes on the strength of mortar are very important, being the focus of this work. Mortars and cement pastes were made to serve as standards, and treated waste-containing samples were produced to compare the results and to try explaining their causes. The analysis of the experimental results shows that treated leather shaving addition inhibits hydration of Portland cement compounds, due to the phosphoric acid; this retard is disclosed by the increased paste setting time and the mortar mechanical strength development after 91 days, this strength is close to the standard sample one. Porosity remained almost unaltered, and the main microstructural change found was the calcium phosphate phase formation, detected by XRD and SEM. At last, cement matrix was effective at fixing chemically Cr (III), an important result in view of environmental aspects. / A destinação adequada dos resíduos sólidos industriais para os quais medidas mitigadoras de sua geração ainda não tiveram sucesso ou, ainda que tendo, não conseguiram suprimi-la em definitivo é uma das questões de fundamental importância atualmente, em nível mundial. Os passivos estocados são cada vez maiores, e as contravenções ambientais, resultante de descartes inadequados, constantes. No Brasil, um dos setores industriais de maior impacto sobre o meio ambiente é aquele do curtimento de peles e processamento do couro. Dentre seus resíduos sólidos, encontra-se a serragem ou raspa de couro, resíduo perigoso em razão do cromo presente e cujo imenso volume diariamente gerado necessita de alternativas tecnológicas que se somem para sua reintegração ao ciclo de vida dos materiais. Baseado nos conceitos de engenharia de materiais, e a partir das experiências reunidas em bibliografia, este projeto traz como proposta a dissolução da serragem de couro em ácido fosfórico e posterior incorporação do produto formado à argamassa de cimento Portland; o efeito em sua resistência é prioritariamente importante e constitui-se no foco deste trabalho. Foram moldadas amostras referenciais de argamassa e de pasta de cimento e outras contendo resíduo tratado para posterior comparação dos resultados e explicação dos seus mecanismos responsáveis. Os dados obtidos permitem afirmar que, devido ao ácido fosfórico, a incorporação da serragem tratada provocou uma lenta hidratação dos componentes do cimento refletida no aumento do tempo de pega e no desenvolvimento da resistência mecânica das argamassas - que apresentavam valores muito pouco abaixo daquelas sem resíduo ao final de 91 dias. A porosidade permaneceu praticamente inalterada; já a principal mudança microestrutural observada foi a formação da fase fosfato de cálcio, detectada por DRX e microscopia eletrônica. Ainda, a matriz de cimento mostrou-se eficaz na fixação química do Cr (III), resultado importante do ponto de vista ambiental.