Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLILF.pdf: 1125666 bytes, checksum: 14a86765d69c4420e66d556319779b16 (MD5) Previous issue date: 2001-12-07 / Universidade Federal de Minas Gerais / Nowadays, there is a wide information bulk in accelerated increase that needs high efficiency of analysis to the decision maker. Databases spreading become more important the production of indicators to technological forecasting by using automated bibliometric analysis. Although, the most databases aren t structured for this goal. In this way, it becomes fundamental the data preparation considering the technologies studied, the features of database used and of information retrieved, besides of the programming technologies. In this work, it was developed solutions to increase the efficiency of bibliometric analysis from essential databases in materials science and technology. New solution was developed to the Metadex database that allowed automatic grouping of processes, properties, factors that can influence properties and processes and shape of materials. Also, it was created a new database contained more than 30 millions of restructured records from Web of Science, inserting all the cited authors besides the first (the only one available), classification inserting, improvement of data retrieval and others. Study complementary was developed to improve the Derwent Innovation Index that improved the technological study of different countries. The methods were applied to the forecasting study of hermetic compressor surface treatments. It was possible to create and analyze indicators of the main surface treatment technologies to decrease wear, relations between applications and coatings types, among R&D fields, countries, institutions, companies and renowned researches. Also, the developed methods can be adaptable to as other databases as other technological forecasting studies like materials field or other technological and scientific knowledge fields. / O volume de informação hoje existente e em acelerado crescimento requer maior eficiência da análise para a tomada de decisão. Apesar das bases de dados eletrônicas não serem estruturadas para a prospecção tecnológica, sua profusão torna cada vez mais importante a análise bibliométrica automatizada para a produção de indicadores. Torna-se então etapa fundamental a preparação dos dados, levando em conta as tecnologias estudadas, as características da base empregada e da recuperação de informações, além das tecnologias de programação. No presente trabalho foram desenvolvidas soluções para aumentar a eficiência da análise bibliométrica a partir de bases de dados essenciais sobre a ciência e tecnologia dos materiais. Foi desenvolvida solução inédita para a base Metadex, permitindo agrupamento automático de processos, propriedades, fatores que influenciam processos e propriedades e formas dos materiais. Também foi criada uma nova base contendo os mais de 30 milhões de registros reestruturados a partir da Web of Science, contendo a inserção de todos os autores citados além do primeiro (o único originalmente disponível), inserção de classificação, melhoria de recuperação de dados e outras. Complementarmente, foi desenvolvido aperfeiçoamento para a Derwent Innovation Index, melhorando o estudo tecnológico de diferentes países. Os procedimentos foram aplicados ao estudo prospectivo de tecnologias de tratamentos de superfície para compressores herméticos e foi possível criar e analisar indicadores das principais tecnologias para redução de desgaste, relações entre aplicações e tipos de recobrimento, entre áreas de P&D e países, entidades, empresas e pesquisadores expressivos. Os métodos desenvolvidos podem ser também adaptados para outras bases de dados e aplicados a outros estudos de prospecção tecnológica, tanto na área de materiais como em outros campos do conhecimento científico e tecnológico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseFLS.pdf: 1241707 bytes, checksum: daa8a1ff62e69f8b1918f1a97552d26f (MD5) Previous issue date: 2006-08-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / The main goal of the present work is to describe the lithium ion transport mechanism in a hybrid (SPHP) and nanocomposite (NHP) polyelectrolyte based on complex conductivity analysis as a function of temperature. The chemical synthesis strategy used to produce a helical free-chain configuration of singlephase hybrid organic-inorganic polymer electrolytes was based on a simple non-hydrolytic sol-gel route. The SPHP resulting from this strategy showed a Tg of -79oC and its temperature-dependent ionic conductivity (achieved at temperatures higher than Tg) displayed an Arrhenius behavior. This remarkable behavior characterizes a segmental motion-decoupled polymer. An Arrheniustype behavior for ionic conductivity (σdc) and hopping frequency of charge carrier (ωp) were observed. The values of activation energy obtained for σdc and ωp as a function of the temperature was approximately the same (~ 0.2 eV), indicating that the dispersive conductivity, σ(ω), originates from the migration of ions. This relevant physical aspect is allied to the fact that the contribution to the dispersive conductivity appears to be governed by a nearly frequency independent dielectric loss, ε = A, which correspond to an almost linear frequency dependent term of the form, σ = ωε ( ω) = Aω, in the real part of the complex conductivity. Furthermore, we observe a high stability, of SPHP and NHP when applied in a large EC device (5 x 10 cm2) using WO3 (electrochromic) and CeO2 -TiO2 (counter-electrode ion storage) electrodes, both optimized and produced by Leibniz-Institut of New Materials (Leibniz-INM, Germany). The electrochromic device exhibited excellent color and bleach reversibility, high coloration efficiency (> 35cm2 / C) from the first cycle up to more than 60000 CA cycles, and a maximum constant rate of deintercalation / intercalation (Oout / Qin = 1). Its remarkable behavior and high stability render this material an excellent candidate for application in electrochromic devices. / O principal objetivo deste trabalho foi descrever o transporte de íons lítio em novos polieletrólitos híbrido puro (SPHP) e com nanopartículas (NHP), avaliando o seu desempenho em dispositivos eletrocrômicos tradicionais. A síntese química usada para preparar essa nova classe de materiais foi baseada num processo químico não hidrolítico, conhecido como método de complexos polimerizaveis in situ (IPC). O polieletrólito híbrido obtido dessa síntese apresentou Tg de - 79oC e sua condutividade iônica em função da temperatura (T>Tg) revelou um comportamento do tipo Arrhenius. Este comportamento caracteriza um polímero desacoplado da movimentação da cadeia. Alem disso, um comportamento tipo Arrhenius para a condutividade iônica (σdc) e a freqüência característica de saltos do portador carga (ωp) foram observados. Os valores de energia de ativação aparente para σdc e ωp em função da temperatura foram aproximadamente iguais (0.2 eV), indicando que a condutividade dispersiva, σ(ω), origina da migração de íons. Este relevante aspecto físico aliado ao fato de que a contribuição da condutividade parece ser governado por uma perda dielétrica quase que independente da freqüência , ε = A, que corresponde a uma dependência quase linear com a freqüência, σ = ωε ( ω) = Aω, na parte real da condutividade complexa. Além disso, observamos alta estabilidade, do SPHP e NHP, quando utilizados em dispositivos eletrocrômicos tradicionais de grande área ativa (5 x 10 cm2) usando eletrodos de WO3 (eletrocrômico) e CeO2 -TiO2 (como contra-eletrodo estocagem de íon), ambos otimizados e produzidos pelo Leibniz-Institut of New Materials (Leibniz-INM, Alemanha). O dispositivo eletrocrômico exibiu excelente reversibilidade de coloração-descoloração, alta eficiência de coloração (> 35cm2 / C) ao longo dos mais de 60000 ciclos de funcionamento, e taxa máxima de inserção/extração (Oout / Qin = 1). Esse comportamento e alta estabilidade torna este material um excelente candidato para aplicações em dispositivos eletrocrômicos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissDVR.pdf: 5488328 bytes, checksum: b0135acb3097c3d8a17382a983b83b7b (MD5) Previous issue date: 2006-08-04 / In the present work, the magnesium phosphate cement use feasibility in the organic and inorganic hazardous industrial wastes encapsulation and the grinding dust of clutch discs influence (hazardous waste - classroom I) in the final properties of composites and mortars formed by this kind of cement was evaluated. The magnesium phosphate cements are material formed from the reaction between the magnesium oxide and soluble phosphates in water, such as the ammonium dihydrogen phosphate, which becomes solid at the ambient temperature from the formation of hydrated phases in the material. They are extreme-fast setting time cements, which acquire high mechanical resistance at early ages, comparing to the ordinary Portland cement. Initially, it was obtained the reference composition proportion constituents (without the waste and sand), adding, later, waste in 10% to 40% contents in relation to the cement mass. These compositions were analyzed comparatively with regard to the reference sample (0%) in regards to the physical and mechanical characteristics, setting time, analysis of the phases formed by DRX and the microstructure (MEV), choising of the 3 more promising compositions (with 10%, 20% and 30% of waste), that were evaluated by leaching/solubilization tests. After to be approved, mortar specimens with the wastes contents chosen in the previous stages were been molded and analyzed by mechanical tests (axial compression and traction by diametrical compression), water absorption by capillarity (NBR 9779) and comment of the microstructure (MEV). Finally, the compositions and mortars were submitted to an artificially-accelerated aging process corresponding to 1 year to the verification of this waste containing matrix durability with the presence of waste. The analyses of the results showed that the magnesium phosphate cement has the capacity to encapsulate the grinding dust, resulting in composites classroom II-A. / No presente trabalho, avaliou-se a viabilidade da utilização do cimento de fosfato de magnésio no encapsulamento/inertização de resíduos industriais perigosos orgânicos e inorgânicos e a influência da adição do pó de retífica dos discos de embreagem (resíduo perigoso - classe I) nas propriedades finais de compostos e argamassas formadas por este tipo de cimento. Os cimentos de fosfato de magnésio são materiais formados a partir da reação entre o óxido de magnésio e fosfatos solúveis em água, como o monofosfato dihidrogênio amônio, que se solidificam a temperatura ambiente a partir da formação de fases ligantes hidratadas no material. São cimentos de pega ultra-rápida que adquirem resistência mecânica elevada em um curto intervalo de tempo, se comparados ao cimento Portland comum. Inicialmente, obteve-se um traço para a composição de referência (sem as presenças de resíduo e areia), adicionando-se, a seguir, resíduo nos teores de 10% a 40% em relação à massa de cimento. Estas composições foram então analisadas comparativamente com relação à amostra de referência (0%) no tocante às características físicas e mecânicas, tempo de pega, análise das fases formadas por difração de raios X (DRX) e da microestrutura (MEV), com posterior escolha das 3 composições mais promissoras (contendo 10%, 20% e 30% de resíduo), que foram analisadas quanto à periculosidade (ensaios de lixiviação e solubilização). Após serem aprovados, foram moldados corpos-de-prova de argamassas com os teores de resíduos escolhidos nas etapas anteriores, que foram, então, analisados por ensaios mecânicos (compressão axial e tração por compressão diametral), absorção de água por capilaridade (NBR 9779) e microestrutura (MEV). Para finalizar, as composições e as argamassas passaram por um processo de envelhecimento acelerado artificialmente correspondente a 1 ano para a verificação da durabilidade desta matriz com a presença do resíduo. As análises dos resultados mostraram que o cimento de fosfato de magnésio tem a capacidade de encapsular o pó de retífica, resultando em compostos classe II-A.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseENI.pdf: 5287790 bytes, checksum: c30a5b5cc0b140789ff3816da6250c1e (MD5) Previous issue date: 2006-09-22 / Financiadora de Estudos e Projetos / This work was motivated by the need of a better understanding of the microrheological characteristics of polybutylene terephthalate, PBT, polymer blends, such as the matrix phase PBT and the styrene-acrylonitrile, SAN copolymer as dispersed phase. The main purpose of the microrheological studies carried out was to analyze the rheological behavior and the morphology, as well as their correlation, in the preparation of the PBT/SAN immiscible blend, with and without the use of an interfacial compatibilizer. The rheological behavior was analyzed by torque rheometry, rotational rheometry with parallelplates geometry, and capillary rheometry. The interfacial tensions were measured by the modified ellipsoidal drop retraction method, using an optical polarized light microscope coupled to a hot stage. Two complementary techniques were used in the morphological analyses: scanning electron microscopy (SEM) with tetrahydrofuran (THF) extraction of the dispersed phase, and transmission electron microscopy (TEM) with rutene tetroxide (RuO4) deposition in the dispersed phase. The interfacial tension between the PBT polymer and the SAN copolymer was found to increase as the molar mass of the PBT increased. The use of rotational rheometry with parallel plates at low shear rates allowed the increase in viscosity to be quantified as a function of the reaction of the polymeric macromolecules in the PBT/SAN blend compatibilized or not with the interfacial compatibilizer, the MMA-GMA-EA copolymer. Based on the morphological characterizations, an analysis was made of the fibril formation mechanisms, break up and coalescence of the particles of dispersed phase and their interactions with the addition of interfacial compatibilizers. The rotational rheometry at low shear rates proved to be extremely efficient in the analysis of blend compatibilization, which is usually analyzed by torque rheometry. It was checked that, at high shear rates, the viscosity ratio influenced the formation of more finely dispersed phases. / O motivo que levou à realização deste trabalho de doutorado consistiu na necessidade de um melhor entendimento das características microrreológicas de blendas poliméricas constituídas de poli(tereftalato de butileno), PBT, como fase matriz, e do copolímero estireno-acrilonitrila, SAN, como fase dispersa. Os estudos microrreológicos realizados tiveram como enfoque principal analisar o comportamento reológico e a morfologia, bem como suas correlações na preparação da blenda imiscível PBT/SAN, com e sem a utilização de um compatibilizante interfacial. Nas análises do comportamento reológico, foram utilizadas reometria de torque, reometria rotacional na geometria de placas paralelas e reometria capilar. As medidas de tensões interfaciais foram realizadas através do método de retração de gotas elipsoidais modificado, utilizando-se de um microscópio óptico com luz polarizada acoplado a um estágio a quente. Nas análises morfológicas, foram utilizadas duas técnicas complementares, através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) com extração da fase dispersa com tetrahidrofurano (THF) e por microscopia eletrônica de transmissão (MET) com a deposição de tetróxido de rutênio (RuO4) sobre a fase dispersa. Utilizando-se do método de retração de gota modificado, verificou-se que a tensão interfacial entre o polímero PBT e o copolímero SAN aumenta com o aumento da massa molar do PBT. Utilizando-se da reometria de placas paralelas a baixas taxas de cisalhamento, foi possível quantificar o aumento de viscosidade em função da reação das macromoléculas poliméricas na blenda PBT/SAN, compatibilizada ou não com o agente de compatibilização interfacial (o terpolímero metacrilato de metilametacrilato de glicidila-acrilato de etila, MMA-GMA-EA). Por meio das caracterizações morfológicas, foi possível analisar os mecanismos de formação de fibrilas, cominuição e coalescência das partículas de fase dispersa e de suas interações com a adição de agentes de compatibilização interfacial. A técnica de reometria rotacional de placas paralelas em baixas taxas de cisalhamento mostrou-se extremamente eficiente na análise de compatibilização de blendas, que, na maioria das vezes, é feita através de reometria de torque. Verificou-se que, a altas taxas de cisalhamento, a razão de viscosidade influencia a formação de fases mais finamente dispersas em função da taxa de cisalhamento aplicada à blenda PBT/SAN.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLCRA.pdf: 3061195 bytes, checksum: 49a9f64a46618a18f18bccd0272a07ae (MD5) Previous issue date: 2007-03-08 / Financiadora de Estudos e Projetos / The understanding of the law that explain why certain alloys form amorphous structure by cooling the molten melt under cooling rates lower than others alloys remains as one of the great challenges of the materials science and engineering. There is not only scientific but also technological importance in determining the best compositions that can form such metastable structures with larger simplicity. In an effort for elucidating part of this mystery diverse models and criteria are promising: i) of topological instability, "λ criterion", and ii) the thermodynamic approach, "γ* criterion". The application of this last one in binary systems showed excellent prediction of the amorphous former compositions. Although, experimental results through the years have proven that multi-component systems, especially ternary ones, are more suitable to form bulk samples with amorphous structure. The goal of this thesis is to search compositions with high glass forming ability, by means of the application of models and criterions focusing on systems based on chemical elements of relative low cost. An extension of the γ* criterion , for ternary systems, was developed and valided for Cu-Zr-Al alloys. That extension of the γ* criterion was, combined with the λ-criterion , applied to select new alloy compositions with high glass forming ability in Ni-Ti and Ni-Nb-B systems. The combined use of both criterions was quite powerful tool in the selection of alloys with the higher GFA. / O entendimento das leis que explicam por que determinadas ligas formam estrutura amorfa pelo resfriamento a partir do estado fundido sob taxas de resfriamento menores do que outras ligas permanece como um dos grandes desafios da ciência e engenharia de materiais. O entendimento desse aspecto fundamental dessa nova classe de materiais metálicos tem uma importância tecnológica bastante grande, pois possibilitará a descoberta de novas composições de ligas com alta Tendência de Formação de Estrutura Amorfa, TFA. Nesse sentido, diversos modelos/critérios têm sido propostos para correlacionar aspectos composicionais com a TFA, com destaque para os modelos: i) de instabilidade topológica, critério λ , e ii) aproximação termodinâmica, critério γ* . A aplicação deste último em sistemas binários se mostrou excelente na predição de composições formadoras de amorfos. Resultados experimentais ao longo dos anos evidenciaram que sistemas multicomponentes, no mínimo ternários, são mais adequados para formar amostras de grande volume com estrutura amorfa. O objetivo desta tese foi buscar novas composições de ligas que apresentem alta TFA, em sistemas baseados em elementos metálicos tradicionais e acessíveis, mediante a aplicação dos modelos/critérios já estabelecidos. Uma extensão ao critério γ* para sistemas ternários foi desenvolvida e validada para ligas do sistema Cu- Zr-Al. Essa extensão do critério γ* foi, combinada com o critério λ, aplicada para a seleção de novas ligas com alta TFA nos sistemas Ni-Ti e Ni-Nb-B. O uso combinado de ambos os modelos se mostrou ferramenta bastante poderosa na seleção de ligas com a maior TFA.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseKQG.pdf: 1532149 bytes, checksum: 1ebd79a948b891df70bd45a1319b4782 (MD5) Previous issue date: 2002-10-14 / Universidade Federal de Sao Carlos / Amostras cristalinas com conteúdo óxido provenientes dos sistemas [(x)(MnO)] [(1-x)(CoO)] [Al2O3], [(x)(NiO)] [(1-x)(CoO)] [Al2O3], [(x)(MnO)] [(1- x)(CuO)] [Al2O3] e [(x)(NiO)] [(1-x)(CuO)] [Al2O3] (0,05 ≤ x ≤ 0,95) tiveram suas propriedades elétricas e estruturais investigadas. A análise por difração de raios-X do pó indicou a formação da fase espinélio proveniente dos sistemas em todas as amostras. Os resultados quantitativos e o refinamento estrutural das amostras foram realizados pelo método de Rietveld. A formação da solução sólida foi indicada pela variação no parâmetro de rede. A resistividade dc (ρdc), a impedância complexa, a permissividade dielétrica (ε ) e a tangente de perda dielétrica (tang δ) foram investigadas em função da composição, temperatura de sinterização e freqüência. O sistema à base de Cu-Al2O3 mostrou-se mais condutivo para os resultados das propriedades elétricas. Os valores da energia de ativação foram calculados para todas as amostras e os resultados indicaram uma característica de materiais semicondutores. A adição de Ni e Mn no sistema Cu-Al2O3 aumentou a resistividade das amostras como uma conseqüência da redução dos íons de Cu no sistema, com isso reduziu o hopping de elétrons entre os ions Cu+2 → Cu+1 que caracteriza o mecanismo de condução. A adição de Ni, no sistema Co-Al2O3, aumentou a resistividade das amostras porque neste sistema o mecanismo de condução é dominado pelas trocas de elétrons entre os íons de Co. A adição de Mn no sistema Co-Al2O3 reduziu a resistividade das amostras, porque o mecanismo de condução dominante passou a ser do hopping de elétrons entre os íons Mn+2 → Mn+3 considerados mais efetivos que os íons de Co. A tangente de perda dielétrica e a permissividade dielétrica aumentam com o aumento da temperatura e diminuem quando a freqüência diminui. Todas as amostras apresentaram este comportamento dielétrico considerado normal em função da freqüência, que é devido ao hopping local de elétrons do mesmo elemento com diferença de uma unidade na valência, caracterizado pelos íons Mn+2 → Mn+3, Co+2 → Co+3, Cu+2 → Cu+1 como os responsáveis pela condução elétrica e polarização dielétrica nos sistemas investigados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJFRC.pdf: 4478992 bytes, checksum: 4f9821b5fc063c6231c9f93eaa83d7ab (MD5) Previous issue date: 2003-10-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / In the present work, Mg based nanocomposites were developed in the following systems: Mg TM, MgH2 TM, MgH2 MgF2 e MgH2 TM MgF2 (where TM means transition metal). The nanocomposites were processed by high energy ball milling and the obtained powders were characterized by in-situ X-ray diffraction during heating, transmission and scanning electron microscopy and differential scanning calorimetry. The microstructural evolution during heating of the MgH2 + 5%at%Nb was monitored by in-situ X-ray diffraction. It was concluded that the NbH/MgH2 and Nb/MgH2 nanointerfaces play major role on the hydrogen adsorption. These nanointerfaces act as fast diffusion paths or diffusion short circuits. The contribution of the thermodynamic attraction of these interfaces on hydrogen and its influence on sorption are also discussed. Both thermodynamic and kinetic effects accelerated the hydrogen desorption by the Mg-Nb composite. Based on the above, a mechanism for hydrogen desorption by the Mg-Nb by the Mg-Nb nanocomposite was proposed. It was observed that MgF2 greatly improved the desorption kinetics of hydrogen in the MgH2-MgF2 nanocomposite, showing it catalytic effect. The best result concerning the hydrogen desorption kinetics was for the [MgH2]90[MgF2]10 (wt %) nanocomposite. The on set desorption temperature of this nanocomposite was 253ºC. It was concluded that hydrogen diffuses through the MgH2/MgF2 nanointerfaces (fast diffusion paths). In this way, the hydrogen desorption kinetics was improved by the action of these nanointerfaces. / Neste trabalho foram desenvolvidos nanocompósitos para armazenagem de hidrogênio dos sistemas: Mg MT, MgH2 MT, MgH2 MgF2 e MgH2 MT MgF2 (onde MT significa metal de transição). Todos os nanocompósitos foram processados por MAE (moagem de alta energia) e os pós obtidos tiveram suas características morfológicas, estruturais e de dessorção de H2 investigadas por meio das técnicas de difração de raios-X in situ durante o aquecimento da amostra, microscopia eletrônica de varredura e transmissão e calorimetria diferencial de varredura. A evolução microestrutural do nanocompósito MgH2 + 5%at.Nb foi analisada por difração de raios-X in situ durante aquecimento. Foi concluído que as nanointerfaces NbH/MgH2 e Nb/MgH2 agem como caminhos de alta difusão ou curto circuitos difusionais. Além disso, é discutida a termodinâmica do hidrogênio por essas interfaces. A melhoria nas características de dessorção de H2 no nanocompósito Mg-Nb é explicada tanto pelos fatores cinéticos quanto pelos termodinâmicos. A partir daí foi proposto um mecanismo que descreve a dessorção do sistema Mg-Nb. Nos compósitos à base de MgH2 MgF2 foi possível constatar a efetividade catalítica do MgF2 no MgH2. O melhor resultado de cinética de dessorção do hidrogênio foi obtido com o nanocompósito [MgH2]90[MgF2]10 (%em massa). A temperatura de inicio da decomposição do hidreto de Mg foi de 253ºC. Foi concluído que no nanocompósito MgH2-MgF2 o hidrogênio penetra através das nanointerfaces MgH2/MgF2 (caminhos de alta difusividade e livre de óxidos), assim promovendo a aceleração da cinética de dessorção do nanocompósito.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1720.pdf: 4158703 bytes, checksum: d197fddbfa3ae7e8430d0103d4b3bc96 (MD5) Previous issue date: 2007-10-26 / Universidade Federal de Sao Carlos / Electrochemical sensors provide real time information of chemical compositions of molten metal. They can be used to improve the control of various metallurgical processes. One of the most successful and widely used electrochemical sensors is the oxygen sensor, based on zircônia solid electrolyte, usually used in steel making. Sensors are being developed for measurement of other chemical elements, but it is very costly and complicated to be produced. In order to solve this problem, in this work synthesis and assembly of Na-β-alumina and La-β-alumina based on solid electrolyte sensors were studied. For this, the phase of interest was prepared by the mixing of oxides, and characterized. Traditional ceramic forming processes, isostatic and slip casting, were used to produce the prototypes and their ceramic characteristics were evaluated. Both compositions did not present high density after sintering at 1600°C, reaching 90% theoretical density. This fact could be responsible for the break down during the application of the sensors. The Na-β- alumina sensor produced did not present a satisfactory performance for measuring the dissolved sulphur in liquid pig iron. On the other hand, the La-β- alumina sensor, despite of the secondary phase, showed good behavior in terms of response time (between 5 and 8 seconds) for measuring the dissolved sulphur in liquid pig iron at temperatures from 1440°C to 1460°C, with La2O2SO4 auxiliary electrode and three different reference electrodes. The signal response of EMF between 54 mV and 174 mV was measured in a measuring level from 32 ppm (weight) to 432 ppm (weight) of sulphur dissolved on the metal bath / Os sensores eletroquímicos podem fornecer informações das composições químicas em tempo real de metais fundidos. O sensor baseado em eletrólito sólido de zircônia utilizado no monitoramento de teores de oxigênio, principalmente na produção do aço, pode ser considerado como um bom exemplo de sucesso de um sensor eletroquímico. Sensores em desenvolvimento para outras aplicações, ou seja, para o monitoramento de teores de outros elementos químicos, são demasiadamente onerosos ou complexos em sua produção. Com o objetivo de gerar contribuição científica e tecnológica para este problema, a síntese e a montagem de sensores baseados em eletrólitos sólidos de Na-β-alumina e La-β-alumina foram estudados. Para isto, as fases de interesse foram preparadas por mistura de óxidos, em diversas condições de moagem e temperatura de calcinação, e caracterizadas. Dois processos tradicionais de conformação cerâmica, prensagem isostática e colagem de barbotinas, foram usados para a confecção dos protótipos, cujas características cerâmicas foram analisadas. Ambas as composições, preparadas pelos dois métodos de conformação, não apresentaram elevada densidade após sinterização à temperatura de 1600ºC, atingindo valores da ordem de 90% da densidade teórica. Este fato pode ter sido responsável pela ruptura dos protótipos durante a aplicação. O sensor baseado em Na-β-alumina, de maneira geral, não apresentou bom desempenho quando aplicado ao ensaio de medidas de enxofre em ferro líquido. Por outro lado, o sensor baseado em La-β-alumina, apesar da existência de segunda fase, obteve bom desempenho em medidas de teores de enxofre, em condições simuladas de ferro gusa em temperaturas entre 1440°C e 1460°C. Neste ensaio, cujo monitoramento foi realizado em 50 kg de ferro líquido de alta pureza e com adições controladas de enxofre, foram utilizados três tipos diferentes de eletrodo de referência e um eletrodo auxiliar de La2O2SO4. O tempo de resposta do sensor La-β-alumina variou entre 5 a 8 segundos, sendo que a FEM estável gerada foi entre 54mV e 174mV para a análise de teores de enxofre entre 32 ppm (em peso) a 432 ppm (em peso)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1831.pdf: 6632154 bytes, checksum: d9d90de595d72d589d4a2dec222ce6a1 (MD5) Previous issue date: 2008-03-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we sought to modify PHB, processing it in the melted state, and to evaluate the effect of the modifications on its mechanical properties and biodegradation characteristics. The following systems were therefore studied: a PHB/EVA blend, in a 90/10 ratio, with an ethylene-co-vinyl acetate copolymer containing 28% of VA; a PHB and PHB/EVA blend with 1% of Boron Nitride (BN) nucleant; a PHB and PHB/EVA blend with 0,35% of HPN nucleant ( Hyperform Nucleant ); and a PHB/EVA blend with 5% of Elvaloy PTW, which was used as a compatibilizer. These systems were characterized by thermal, mechanical, morphological and biodegradation analyses using the following techniques: Melt Flow Index (MFI), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TG), Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMTA), Size Exclusion Chromatography (SEC), Tensile Mechanical and Izod Impact (notched) Tests, Wide-Angle X-ray Diffraction (WAXD), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Atomic Force Microscopy (AFM). The biodegradability test involved burying the samples in a suitable compost for 60, 120 and 180 days. The DCS analysis indicated that Boron Nitride was an effective nucleating agent for the PHB. However, the HPN did not act as a nucleant on this polymer, but instead, induced degradation of the PHB upon heating, as indicated by MFI, DSC and TG. Moreover, the addition of BN or even EVA did not improve the mechanical properties of PHB, and Elvaloy PTW did not act as a compatibilizing agent for the PHB/EVA blend. The HPN was found to interact antagonically with the PHB, which displayed extremely low impact strength values and widely dispersed results. The SEM and AFM analyses revealed poor distribution and inadequate dispersion of EVA in the PHB matrix. In addition, the AFM technique indicated that the PHB topography displayed the presence of pores, which undoubtedly, combined with the other factors, hindered its modification. Biodegradation was found to be strongly composition-dependent, since the addition of 10% of EVA to the PHB significantly accelerated the degradation of the PHB in this blend. In other words, the PHB probably exhibited disordered chain packing in the proximities of the EVA, facilitating the process of biodegradation by microorganisms. Hence, this study demonstrated the difficulty of modifying PHB, since it involves a variety of factors, as well as the possibility of developing PHB-based materials that biodegrade more or less rapidly according to the needs of a specific application. / Neste trabalho, buscou-se modificar o PHB utilizando-se do processamento no estado fundido, e avaliar o efeito das modificações sobre as propriedades mecânicas e características de biodegradação. Assim, os seguintes sistemas foram estudados: blenda PHB/EVA, na razão 90/10, com um copolímero etileno-co-acetato de vinila contento 28% de VA; PHB e blenda PHB/EVA com 1% do agente nucleante Nitreto de Boro (BN); PHB e blenda PHB/EVA com 0,35% do agente nucleante HPN ( Hyperform Nucleant ); blenda PHB/EVA com 5% de Elvaloy PTW, o qual foi utilizado como compatibilizante. Com estes sistemas foram efetuadas caracterizações térmicas, mecânicas, morfológicas e de biodegradação utilizando-se várias técnicas: medidas de Índice de Fluidez (MFI), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG), Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMTA), Cromatografia de Exclusão por Tamanho (SEC), Ensaios Mecânicos de Tração e de Impacto Izod com entalhe, Difração de Raio-X de Alto Ângulo (WAXS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM). O ensaio de biodegradabilidade foi efetuado enterrando-se as amostras em um composto apropriado por 60, 120 e 180 dias. Como evidenciado por DSC, o Nitreto de Boro mostrou-se como um agente nucleante efetivo para o PHB. Já o HPN não atuou como tal para este polímero, e conforme comprovado por MFI, DSC e TG, induziu à degradação do PHB mediante aquecimento. Em relação às características mecânicas, a adição de BN ou mesmo EVA não propriciou melhora nas propriedades mecânicas do PHB, e o Elvaloy PTW não atuou como agente compatibilizante para a blenda PHB/EVA. O HPN mostrou interação antagônica com o PHB, que exibiu valores de Resistência ao Impacto extremamente baixos e com grande dispersão dos resultados. Conforme demonstrado por MEV e AFM, não houve boa distribuição e adequada dispersão do EVA na matriz de PHB. Além disto, a técnica de AFM evidenciou que o PHB exibiu uma topografia com a presença de alguns poros, o que certamente em conjunto aos demais fatores dificultou a sua modificação. Em relação à biodegradação, esta mostrou-se fortemente dependente da composição, visto que a adição de EVA ao PHB, no teor de 10%, induziu a um aumento significativo na velocidade de biodegradação do PHB nesta blenda. Ou seja, provavelmente o PHB exibiu um empacotamento de cadeia desordenado nas proximidades do EVA, facilitando o processo de biodegradação por microrganismos. Assim, este estudo mostrou a dificuldade na modificação do PHB, visto que vários fatores estão envolvidos, e além disto, a possibilidade de desenvolver materiais baseados em PHB que se biodegradem mais ou menos rapidamente de acordo com a necessidade de uma aplicação específica.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1871.pdf: 8952094 bytes, checksum: 0efd2a0c46e79e4b2cfa975b94333f02 (MD5) Previous issue date: 2008-02-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / The alloys of Fe-Mn-Al system have been rather studied in last few years indicating good potential for application, with the benefit of exhibiting 10 to 15% less density, coupled to good performance related to its mechanical properties and strength at room and cryogenic temperatures, being an alternative for replacing some alloys of the Fe-Cr-Ni system, in certain situations. However, the literature presents a very limited amount of information about the mechanical properties of these materials at high temperatures, as in the case of hot tensile and creep testing. The superplasticity phenomenon remains as an entirely unexplored issue for this kind of steel. This work was planned with the objective of undertaking for the first time a systematic study on the superplastic behavior of an austenitic steel of this system, with chemical composition Fe 24.5Mn 6.5Al 1.5Si 1.1C (weight %). The material was prepared by different termomechanical processing routes, so as to obtain sheets with thickness around 1 mm, having a fine grained equiaxial, dual phase austenite / ferrite structure, with grain size around 3 µm. The material was submitted to both tensile testing ( at constant crosshead speed ) and creep testing ( at constant load ), on a temperature range from 600 to 1000oC, and strain rates raging from 10-6 to 1 s-1. A set of tensile tests was carried out monotonically using separate specimens until rupture under different combinations of crosshead speed and temperature. In another set the specimens were subjected to a sequence of crosshead speed changes at the ultimate tensile stress level, at a certain temperature. In both case the parameter m (strain rate sensitivity exponent) could be determined. The creep experiments enabled obtaining parameters like n (the stress exponent), Qf (the apparent activation creep energy) and ó0 (the threshold stress). Values of åf (maximum elongation observed at rupture) could be also obtained from both the tensile test and creep tests. The results from both procedures, i.e. tensile and the creep testing, were compared together showing good agreement with each other. The largest values of åf (around 660 %) associated to the largest m values (around 0,54) were observed at 800°C, for strain rates in the range from 10-4 to 10-3 s-1 ( in the case of tensile testing) and applied stress in the range from 20 to 50 MPa ( in the case of creep testing). Tensile tests carried at constant strain rate and creep tests carried out at constant stress allowed even greater values of these parameters to be achieved, at the maximum strain rate sensitivity region. A tensile test performed at constant Ý = 2,47 x 10-4 s-1 produced a maximum elongation at rupture åf = 750% and a creep test with constant σ = 30 MPa a maximum elongation åf = 737 % (without rupture of the specimen). Measurements of activation energy from creep tests indicated that the Fe-Mn- Al alloy exhibits values around that of grain boundary self diffusion of Fe in Austenite, in agreement with which is expected from the superplastic flow process. The analysis of creep test results also revealed that the material presents a Threshold Stress (óo ) around 6 7 MPa from 700 to 800ºC, and óo . 30 MPa at 900ºC. In this way, all the data from the variation of strain rate with stress ( Norton diagram ) could be rationalized by a single stress exponent n = 2, which is typical of the grain boundary sliding mechanism. Metallographic observation by optical microscopy on specimens from both the tensile and creep tests indicated that the grain size structure remains equiaxial and essentially stable even after the great levels of deformation attained at the various temperatures, which confirms the superplastic behavior condition achieved in this work. / Os aços austeníticos do sistema Fe-Mn-Al, bastante estudados nos últimos anos, indicam bom potencial de aplicação devido a vantagens como densidade (cerca de 15% menor que a dos aços inoxidáveis tradicionais), e boas propriedades mecânicas em temperaturas ambiente e criogênica, apresentando-se, em alguns casos, como alternativa de substituição de certas ligas do sistema Fe-Cr-Ni. No entanto, a literatura apresenta muito pouca informação sobre suas propriedades mecânicas em altas temperaturas, como no caso de tração a quente e fluência, por exemplo. O fenômeno de escoamento superplástico, em especial, permanece inteiramente inexplorado neste tipo de aço. Este trabalho teve como principal objetivo caracterizar sistematicamente pela primeira vez o comportamento superplástico de um aço austenítico desse tipo, com composição Fe 24.5Mn 6.5Al 1.5Si 1.1C (% peso). O material foi preparado utilizando-se diferentes rotas de processamento termomecânico, para obtenção de chapas com espessura da ordem de 1 mm, com estrutura de grãos finos e equiaxiais, tendo duas fases: austenita / ferrita, com tamanho médio em torno de 3 µm. O material foi ensaiado tanto em máquinas de tração (com velocidades constante do travessão) como de fluência (a carga constante) numa faixa de temperatura de 600°C a 1000°C, envolvendo taxas de deformação variando de 10-6 a 1 s-1. Em um dos métodos de ensaios de tração, diferentes amostras foram ensaiadas até a ruptura em velocidades e temperaturas distintas. Numa outra modalidade do mesmo ensaio, as amostras foram submetidas a uma seqüência de saltos de velocidade de tração, ao atingir a carga máxima, em uma certa temperatura. Em ambos os casos, foi possível determinar o parâmetro m (expoente de sensibilidade à taxa de deformação). Os ensaios de fluência permitiram obter valores dos parâmetros n (expoente de tensão), Qf (energia de ativação aparente de fluência) e ó0 (tensão limiar). Com os ensaios que foram prolongados até a ruptura (tração a quente e fluência) determinou-se também valores de åf (alongamento máximo na ruptura). Os resultados tanto dos ensaios de tração como de fluência foram comparados entre si e apresentaram boa concordância em ambos os procedimentos. Os maiores valores de åf (da ordem de 660 %) associados aos maiores valores de m (da ordem de 0,54) foram observados a 800ºC, para taxas de deformação na faixa de 10-4 a 10-3 s-1 (no caso dos ensaios de tração) e tensões aplicadas entre 20 a 50 MPa ( no caso dos ensaios de fluência). Ensaios de tração a taxa de deformação constante e de fluência a tensão constante, nessa temperatura, permitiram obter valores ainda maiores desses parâmetros, na região de máxima sensiblidade à taxa de deformação. No caso de um ensaio de tração com Ý = 2,47 x 10-4 s-1 chegou-se a åf = 750% e no caso de fluência com σ = 30 MPa atingiu-se um valor de åf = 737 % (sem ruptura da amostra). Medidas de energia de ativação a partir dos ensaios de fluência indicaram que a liga Fe-Mn-Al apresenta valores próximos dos de autodifusão em contornos de grão do Fe na Austenita, concordando com o que se espera do processo de escoamento superplástico. A análise dos resultados de fluência indicou também que o material apresenta uma Tensão Limiar (óo) variando de 6 7 MPa nas temperaturas de 700 a 800ºC, e de . 30 MPa a 900ºC, podendo todos os dados de variação da Taxa de Deformação com a Tensão ( diagrama de Norton ) ser racionalizados por um único expoente de tensão n = 2, típico do mecanismo de escorregamento de contornos de grãos. Observações metalográficas por microscopia ótica das amostras ensaiadas tanto em tração como fluência indicaram que a estrutura granular permanece equiaxial e praticamente estável, mesmo após os grandes alongamentos atingidos em cada temperatura, caracterizando a condição superplástica conseguida neste trabalho para a liga Fe-Mn-Al.