Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-26Bitstream added on 2014-06-13T20:01:32Z : No. of bitstreams: 1 niemeyer_tc_dr_bauru_prot.pdf: 10029057 bytes, checksum: 3ac5908be67e3c306a1cafefcb993eea (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As propriedades mecânicas da liga 'TI'-13'NB'-13'ZR' (TNZ) são modificadas de maneira significativa com a presença de elementos intersticiais tais como oxigênio, carbono, nitrogênio e hidrogênio, principalmente suas propriedades elásticas, causando endurecimento ou fragilização da liga. Este trabalho mostra o estudo da influência do oxigênio nas propriedades da liga TNZ através de medidas de espectroscopia mecânica, usando um pêndulo de torção operando em frequências que variam de 4 a 21 'HZ' e temperatura entre 90 a 700 K. Pode-se observar uma estrutura de relaxação composta por um pico em torno de 150 K que foi associado à reorientação induzida por tensão de átomos de hidrogênio ao redor de átomos oxigênio aprisionados nas vizinhanças de átomos da matriz metálica (par O-H). Foi identificado também um aumento na capacidade de amortecimento na região de alta temperatura, típico de amostras que foram submetidas a tratamentos termomecânicos. Também foi observado que as dopagens causam uma mudança na capacidade de amortecimento, pois a introdução de oxigênio distorce o reticulado cristalino. Uma vez que a liga TNZ é utlizada em implantes ortopédicos, foram realizados ensaios de biocampatibilidade in vitro. No teste de citotoxicidade indireta, nehuma das amostras estudadas apresentou efeito tóxico para as células, mesmo após as dopagens. Foram realizados ensaios de corrosão onde foi observado que, com a dopagem de oxigênio, houve um pequeno deslocamento do potencial de corrosão para valores menos positivos. Porém, foi verificada uma redução significativa da corrente anódica, mostrando que a velocidade de corrosão diminui quando a dopagem é realizada. A introdução de oxigênio diminu o módulo de elasticidade, o que é interessante para ligas utilizadas em implantes ortopédicos. / The mechanical properties of the 'TI'-13'NB'-13'ZR' (TNZ) alloy are modified in significant way with the presence of interstitial elemensts such as oxygen, caborn, nitrogen and hidrogen, mainly its elastic properties, causing the hardening or softening of the alloy. This work shows the study of the oxygen influence on the properties of TNZ alloy by mechanical spectroscopy measurements, using a torsion pendulum operating at frequencies ranging from 4 to 21 'HZ' and temperature between 90 and 700 K. It can be observed a relaxation structure composed by a peak around 150 K that had been associated to the stress induced ordering of hydrogen atoms around oxygen atoms trapped in the neighborhood of atoms of the metllic matrix (O-H pair). It was identified an increase in the damping capacity in the high temperature region, typical of samples that was submitted to thermomechanical treatments. It was also observed that the oxygen charges caused a change in the damping capacity, because oxygen introducing distorts crystalline lattice. Once the TNZ alloy is used in orthopedic implants, it had benn made in vitro biocompatibility measurements. In the cytotoxicity indirect test, none of the samples presented toxic effect for cells, even after oxygen charges. It had been made corrosin assays wehe was observed that, with the oxygen charge, had a small displacement of the corrosin potential for less positives values. However, it was verified a sgnificant reduction in the anodic current, showing that the corrosin velocity decrease when dopping is made. The oxygen introduction decreases the elasticity modulus, what is interesting for orthopedic implants alloys.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-24Bitstream added on 2014-06-13T19:40:51Z : No. of bitstreams: 1 gimenez_jma_dr_bauru_prot.pdf: 6908408 bytes, checksum: aff3f4ece05509d8087bc69b0e473e84 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Uma nova classe de rupeno-cupratos híbridos como Ru-1212 e Ru-1222 onde Ln = Sm, Eu, Gd, foi sintetizada em 1995. O Ru-1212 é isoestrutural com YBCO sendo o Y, Ba e o Cu completamente substituídos por Gd, Sr, e Ru respectivamente. Estes materiais têm despertado muito interesse devido a aparente coexistência do ferromagnetismo e a supercondutividade. Apesar da considerável atividade experimental desenvolvida neste composto, o Ru-1212 ainda apresenta vários pontos obscuros, considerando sua preparação e caracterização. O oxigênio não estequiométrico (intersticial) tem sido considerado como uma possível causa para as diferentes propriedades destes materiais. Vacâncias de oxigênio são introduzidas possivelmente nos planos de RuO2 em amostras de Ru-1212 por recozimentos em vácuo acima de 600 K. Os saltos difusivos de oxigênio intersticial e vacâncias de oxigênio são acompanhados por reorientações da distorção local e podem ser investigadas por medidas de espectroscopia mecânica. Nesta tese as amostras de Ru-1212 foram preparadas por reações de estado sólido, caracterizadas por difração de raios x, microscopia eletrônica de varredura, resistividade elétrica, susceptibilidade magnética e estudada usando medidas de espectroscopia mecânica (Pêndulo de Torção). Os resultados mostraram estruturas de relaxação que foram atribuídas à mobilidade de oxigênio intersticial (com energias de ativação de 0,13 e 0,36 eV) e vacâncias de oxigênio (com energias de ativação de 1,1 e 1,9 eV) nos octaedros de RuO6. / A new class of ruthenocuprates as Ru-1212 and Ru-1222 where Ln = Sm, Eu, Gd, was synthesized in 1995. The Ru-1212 is isoestructural with YBCO being the Y, Ba, and the Cu completely substituted by Gd, Sr and Ru respectively. These materials have attracted much interest due the apparent coexistence of the ferromagnetism and the superconductivity. Despite the considerable experimental developed acitivity in this composition, the Ru-1212 still presents some obscure points, considering its preparation and characterization. The non stoichiometric (interstitial) oxygen has been considered as a possible cause for porperties different in these materials. Oxygen vacancies are possibly introduced in the planes of RuO2 in samples of Ru-1212 for annealings in vacuum above of 600 K. The diffusive jumps of interstitial oxygen and oxygen vacancy are followed by reorientations of the local distortion and can be investigated by mechanical spectroscopy measurements. In this thesis, the samples of Ru-1212 had been prepared by solid state reactions, characterized for X-Ray Diffraction, Scanning Electronic Microscopy, Electric Resistivity, Magnetic Susceptibility had been studied using Mechanical Spectroscopy measurement in Torsional Pendulum. The results shown relaxation structures that were attributed to the mobility of interstitial oxygen (with activation energy of 0,36 and 0,13 eV) and vacancies oxygen (with activation energy of 1,1 and 1,9 eV) in the octahedral of RuO6.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-01-24Bitstream added on 2014-06-13T19:01:19Z : No. of bitstreams: 1 almeida_lh_dr_bauru_prot.pdf: 5007545 bytes, checksum: 41716fcc83b2b706362664ae94c57d9b (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Desde a antiguidade o homem busca materiais que possam substituir parcial ou totalmente tecidos do corpo humano. Os materiais metálicos mais utilizados com essa finalidade se enquadram em três grupos: os aços inoxidáveis, as ligas a base de cobalto e as ligas a base de titânio, esta última com destaque em relação às outras duas. As ligas de titânio são classificadas de acordo com a fase estável à temperatura ambiente, podendo ser α, α + β e β. A liga comercialmente mais utilizada em implantes é a Ti-6A1-4V, uma liga tipo α + β, porém estudos mostraram que os elementos A1 e V apresentam alguns efeitos tóxicos. Visando contornar esse problema, tem sido desenvolvidas ligas sem a presença destes elementos e que apresentem propriedades adequadas para a sua utilização como biomaterial. Dentre os diferentes tipos de ligas de titânio, as ligas do tipo β têm um futuro promissor, pois são as ligas que apresentam menores valores de módulo de alasticidade. A liga Ti-35Nb-7Zr5Ta se destaca, pois tem o menor módulo de elasticidade dentre elas, 55 GPa. As propriedades mecânicas destes materiais são fortemente relacionadas com o seu processamento térmico e mecânico, bem como a presença de elementos intersticiais como H, O, N e C. Este trabalho teve como objetivo estudar a influência de elementos intersticiais em solução sólida nas propriedades físicas, mecânicas e biocompatibilidade da liga Ti-35Nb-7Zr-5Ta. Para isso foram realizadas medidas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e análises químicas, objetivando a caracterização das amostras. Foram realizados ensaios de citotoxicidade direta e indireta, espectroscopia mecânica e tratamentos térmicos, além de dopagem com oxigênio nas amostras, para verificar que influência os elementos intersticiais acarretariam nas propriedades físicas e biocompatibilidade desta liga... / Since the antiquity the man searches for materials that can substitute partially or totally tissues of the human body. The metallic materials more used with that purpose are in three groups: the stainless steels, the cobalt based alloys and the titanium based alloys, this last one with prominence in relation to the other ones two. The titanium alloys are classified in agreement with the stable phase to the room temperature, could be, α, α + β e β. The commercially more used alloy in implants it is Ti-6A1-4V, a α + β type alloy, even so studies showed that the elements A1 and V present some toxicant effects. Seeking to solve that problem, it has been development alloys without the presence of these elements and that present properties adapted for its use as biomaterial. Among the different types of titanium alloys, the β type have a promising future, because they are the alloys that present smaller values of elasticity modulus. The Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloys stands out, therefore it has the smallest elasticity modulus among them 55 GPa. The mechanical properties of these materials are strongly related with its thermal and mechanical processing, as well as the presence of interstitial elements as H. O. N and C. This work had as objective to study the influence of interstitial elements (in solid solution) in the physical and mechanical properties, and biocompatibility of the Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloy. For that, measures of X-ray diffaction X, scanning electron microscopy and chemical analyses were performed, objectifying the characterization of the samples. Tests of direct and indirect cytotoxicity, mechanical spectroscopy and heat treatments were made, besides of doping the samples with oxygen, to verify that influence the interstitial elements have in the physical properties and biocompatibility of this alloy. In the cytotoxicity tests the samples not presented toxic effect... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2369.pdf: 5148465 bytes, checksum: d891d4bfd2db0334a6a1044b38493b74 (MD5) Previous issue date: 2007-03-15 / Financiadora de Estudos e Projetos / The mechanical spectroscopy technique applied to diffusion studies in body-centered cubic (BCC) metals, such as tantalum. Transition metals, as the tantalum, that has a crystalline structure (BCC), can dissolve large amounts of heavy interstitial solutes, oxygen being an example. In the case of low concentrations, a direct linear relation exists between the maximum height of peaks of internal friction (Q¡1 max) and the concentration of present interstitial solid solution. However, when it is have high concentration of these interstitial elements, an anti-symmetrical broadening of the peak of anelastic relaxation is observed due to the multiple relaxation processes followed by a variation of the temperature which characterizes the metallic matrix-element interstitial interaction. In the present work was observed that the peaks of internal friction which had the Ta-O interaction were not steady and could be occurring the formation of precipitated during the temperature heating cycle. To prove this hypothesis, a large amount of measures were done in different frequencies with a sample of tantalum produced by Escola de Engenharia Química-USP/Lorena. The experimental specters of mechanical relaxation were obtained using the inverted torsional pendulum-type Ke, having an oscillation frequency in the range of 2Hz- 8Hz, temperature heating 300K-700K, with a rate of heating of 1K/min, in better vacuum of 2x10¡6 Torr. These experimental specters Debye elementary peaks through the computational method of successive subtractions making it possible to identify and calculate the mechanical relaxation processes and its parameters (type of interactions, strength of the internal friction peak, temperature of peak, energy of activation and time relaxation). Finally, the following complementary analysis were also used to: X-ray diffraction measures, analysis of the oxygen concentration, metallographic analysis using optical and scanning electronic microscope, and energy dispersive spectroscopy (EDS). / A técnica de espectroscopia mecânica tem sido utilizada para estudar o processo de difusão em metais que possuem estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC), como o tântalo. Metais de transição com estrutura (CCC) podem dissolver quantidades apreciáveis de solutos intersticiais pesados, como por exemplo, oxigênio. Para o caso de baixas concentrações, existe uma relação direta entre a altura máxima dos picos de atrito interno (Q¡1 max) e a concentração do elemento intersticial presente em solução sólida. Contudo, para maiores concentrações destes elementos intersticiais, observa-se um alargamento assimétrico dos picos de relaxação anelástica devido a mais de um processo de relaxação seguido por uma variação da temperatura que caracteriza a interação matriz metálica-elemento intersticial. Neste trabalho, observou-se que os picos de atrito interno devido a interação Ta-O, não eram estáveis e poderia estar ocorrendo a formação de precipitados durante o ciclo de temperatura. Para comprovação desta hipótese, uma série de medidas em diferentes freqüências foram realizadas na amostra de tântalo produzidas pela Escola de Engenharia Química - USP/Lorena. Os espectros de relaxação mecânica foram obtidos utilizando o pêndulo de torção invertido - Tipo Kê - operando numa faixa de freqüência de oscilação entre 2Hz a 8 Hz, entre as temperaturas de 300 K a 700 K, com taxa de aquecimento de 1K/min, pressão da ordem de 2X10¡6 Torr. Estes espectros experimentais foram decompostas em picos elementares de Debye através do método computacional de subtrações sucessivas, sendo identificados e calculados os processos de relaxações mecânicas e os parâmetros (tipos de interações, intensidade do pico de atrito interno, temperatura de pico, energia de ativação e tempo de relaxação) de cada processo envolvido. Para auxiliar o desenvolvimento deste trabalho foram utilizadas as seguintes análises complementares: - medidas de difração de raios X; - análises da concentração total de nitrogênio, carbono e oxigênio; - análises metalográficas, utilizando os microscópios ótico e microscópio eletrônico de varredura e espectroscopia de disperção de energia (EDS).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-10Bitstream added on 2014-06-13T20:50:08Z : No. of bitstreams: 1 silva_mr_me_bauru_prot.pdf: 5425736 bytes, checksum: c0025dd94306d704e10c08b2a6628b66 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A descoberta da supercondutividade no MgB2 (diaboreto de magnésio) foi de grande importância para a comunidade de Física do Estado Sólido, pois este material é um dos poucos compostos intermetálicos binários conhecidos atualmente com uma das maiores temperaturas críticas (39 K) para um não óxido e não pertencente à família dos compostos baseados em C60. Por ser um composto granular, é de fundamental importância a compreensão de mecanismos de interação de defeitos e a rede cristalina do material, além de eventuais processos envolvendo os contornos dos grãos que compõem o material. Neste sentido, as medidas de especgroscopia mecânica constituem uma ferramenta bastante poderosa para este estudo, pois por intermédio delas podemos obter importantes informações a respeito de transições e de fase e do comportamento de elementos intersticiais, substitucionais, discordâncias, contornos de grãos, difusão, instabilidades e outras imperfeições da rede. Estudos anelásticos em amostras de MgB2 são bastante escassos, porém, trabalhos recentes em magnésio puro e ligas especiais a base de magnésio mostram a ocorrência de diversos processos de relaxação associados à discordâncias, contornos de grãos e interações entre elementos intersticiais e outras imperfeições da rede. Neste trabalho, as amostras foram preparadas pelo método powder-in-tube (PIT) e forma caracterizadas por medidas de densidade, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria por dispersão de energia, resistividade elétrica e magnetização. As medidas de espectroscopia mecânica mostraram espectros bastante complexos, onde foram identificados oito processos de relaxação devido a movimentos de discordâncias, interação entre elementos intersticiais e discordâncias, auto-difusão e movimento de contornos de grãos. / The discovery of the superconductivity in the MgB2 (magnesium diaboride) was of great importance for the community of the solid state physics, therefore this material is one of few binary intermetallic composites known currently with the one of the biggest critical temperatures (39 K) for a non-oxide and not pertainig to C60 composites based family. Due its granular composition, it is of great importance the understanding of mechanisms of interaction of defects and the crystalline lattice of the material, beyond eventual processes involving the grains boundaries that compose the material. In this sense, the mechanical spectroscopy measurements constitute a powerful tool for this study, therefore by them we can get important information regarding phase transitions and the behavior of intersistial or substitutional elements, dislocations, grain boundaries, diffusion, instabilities and other imperfections of the lattice. Anelastic studies in MgB2 samples are very poor, but, recent researches made in pure magnesium and magnesium based alloys shown the occurrence of several relaxation processes associated to dislocations, grain boundaries and interaction of interstitial elements and another lattice imperfections. In this research, the samples were prepared by powder-in-tube (PIT) method and were characterized by density, x-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy diepersive x-ray spectroscopy, electrical resistivity and magnetization measurements. The mechanical spectroscopy measurements shown sufficiently complex spectra, where identified eight relaxation processes due to the dislocation motion, interaction between interstitials elements and dislocations, self-diffusion and grain boundaries motion

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-04Bitstream added on 2014-06-13T20:40:12Z : No. of bitstreams: 1 kamimura_eh_me_bauru_prot.pdf: 2323834 bytes, checksum: 34df0d41e4beaba32b6498d695da157f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os elementos intersticiais exercem uma influência significativa nas propriedades mecânicas dos materiais e seu comportamento pode ser investigado por meio de técnicas de Espectroscopia Mecânica em baixa frequência (Pêndulo de Torção). Nestas medidas, são obtidos espectros de atrito interno, que estão associados à reorientação de elementos intersticiais presentes no material ao se aplicar uma tensão mecânica (fenômeno induzido). As amostras utilizadas neste trabalho são de aço inoxidável 316L obtido comercialmente. O material foi preparado em quatro condições: como recebido, tratado termicamente e duas dopagens com pressões diferentes de nitrogênio. Para caracterizar o material foram realizadas medidas de densidade, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva e espectroscopia mecânica. As medidas de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura revelam que as amostras possuem uma estrutura CFC, típica de aços austeníticos. Os espectros de atrito interno das amostras revelam algumas estruturas de relaxação em todas as condições de tratamento, medidas em três diferentes frequências. Essas estruturas foram decompostas em seus processos de relaxação constituintes, associados à reorientação induzida por tensão de elementos intersticiais, como o carbono e nitrogênio, em torno de átomos que compõem o material. A comparação dos espectros de relaxação obtidos em cada condição mostra uma perda na intensidade das estruturas após realizar sucessivas medidas. Os resultados levam a concluir que este fenômeno está relacionado com a perda de elementos intersticiais pelas amostras após o aquecimento em vácuo. / The intersticial elements exercise a significant influence in the mechanical properties of the materials and its behavior can be investigated by techniques of mechanical spectroscopy in low frequency (Torsion Pendulum). In these measurements, are obtained internal friction spectra, which are associated to the reorientation of interstitial elements present in the material if applied a mechanical stress (induced phenomenon). The samples used in this study are commercially 316L stainless steel. The material was prepared in four conditions: as received, heat treated and doped with two different pressures of nitrogen. To characterize the material, it was made measurements of density, x-ray diffraction, scanning electronic micrsocopy, electron dispersion spectroscopy and mechanical spectroscopy. The measurements of x-ray diffraction and scanning electronic microscopy reveal that the samples have a CFC structure, typical of austenitic steels. The internal friction spectra, measured in three different frequencies, reveal several relaxation structures in all of the conditions. Those structures were decomposed in their constituent relaxation processes, associates to the stress-induced ordering of interstitial elements, as carbon and nitrogen, around atoms that compose the material. The comparason of the relaxation spectra obtained in each condition shows a loss in the intensity of the relaxation structures after successive measurements. The results take to conclude that this phenomenon is related with the loss of interstitial elements of the samples after the heating in vacuum.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2028.pdf: 20320908 bytes, checksum: 19a1f70873f761e8b87449bb46977f88 (MD5) Previous issue date: 2008-10-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / Lead titanate zirconate (PZT) and lanthanum-modified lead titanate zirconate (PLZT) ferroelectric ceramics have been great scientific and technologic interest, due to the possibility of your physics properties can be optimized and adequated for specific technologic applications. Scientifically, the anelastic characterization of the phase transitions have a fundamental importance to understand the phenomenology and behavior of the intrinsic properties. In this work, the phase transition exhibit by PZT and PLZT were studied, for Zr/Ti ratios of 40/60 and 65/35 for PZT, and Zr/Ti ratio 65/35 for PLZT, with lanthanum concentration between 5 mol-% and 9 mol-%, by mechanical spectroscopy technique. The nelastic spectra as a function of temperature and frequency were performed in acoustic elastometer equipment, operating in a temperature range of 300 K and 770 K, with frequencies in a kHz bandwidth, for heating rate of 1 K/min, under a pressure higher than 10−5 Torr. Dielectric chracterizations of PZT 40/60 and PZT 65/35 ceramics showed the normal ferroelectric behavior of ferroelectric-paraelectric phase transition. Dielectric analysis of PLZT ceramics showed the change of the normal ferroelectric behavior to relaxor-like and diffusive behaviors for the ferroelectric-paraelectric phase transition with the increase of the lanthanum amount. Anelastic spectra of PZT 40/60 showed the presence of two anomalies associated with relaxation mechanism of interaction between 900 domain walls with Zr and Ti vacancies, and the ferroelectric-paraelectric phase transition, respectively. For PZT 65/35 the anelastic results appoint the presence of one single anomaly associated to ferroectric-paraelectric phase transition. PLZT 5/65/35 and PLZT 8/65/35 showed in anelastic spectra two frequency-independent anomalies, associated to ferro-ferroelectric and ferroelectric-paraelectric phases transitions. In anelastic spectra of PLZT 9/65/35 was observed only one single anomaly associated to ferroelectric-paraelectric phase transition. The anelastic and dielectric spectra analysis showed the same behavior of temperature of ferroelectric-paraelectric phase transition with the change of lanthanum amount, where were observed the decrease of temperature of ferroelectric-paraelectric phase transition as a function of the increase of lanthanum amount. The effect of symmetry exchange in PZT ceramics not showed the change in electromechanical coupling type, being this linear coupling type between strain and polarization. The increase of lanthanum amount in PLZT ceramics showed a continuum change of electromechanical coupling type, starting with a linear coupling between strain and polarization (PZT 65/35) and changing to linear coupling in strain but quadratic in polarization (PLZT 8/65/35 and PLZT 9/65/35). / As cerâmicos ferroelétricas de titanato zirconato de chumbo (PZT) e de titanato zirconato de chumbo modificado com lantânio (PLZT) apresentam grande interesse científico e tecnológico devido a possibilidade de suas propriedades físicas poderem ser otimizadas e adequadas para aplicações tecnológicas específicas. Cientificamente, a caracterização anelástica de suas transições de fase é de fundamental importância, pois possibilita uma maior compreensão do comportamento e da fenomenologia de suas propriedades intrínsecas. Neste trabalho, foram estudadas as transições de fase exibidas pelas cerâmicas de PZT e PLZT, com razões Zr/Ti de 40/60 e 65/35 para as cerâmicas de PZT, e para a razão Zr/Ti = 65/35 para o PLZT, variando-se o teor de lantânio entre 5%-mol e 9%-mol, através da técnica de espectroscopia mecânica. Os espectros anelásticos em função da temperatura e freqüência foram obtidos utilizando-se do equipamento elastômetro acústico, operando num intervalo de temperatura entre 300 K e 770 K, com freqüências da ordem de quilohertz, e taxa de aquecimento de 1 K/min e pressão melhor que 10−5 Torr. As caracterizações dielétricas para as cerâmicas de PZT 40/60 e PZT 65/35 demonstraram o comportamento ferroelétrico normal para a transição de fase ferroelétricaparaelétrica. Para as cerâmicas de PLZT as análises dielétricas demonstraram que o aumento do teor de lantânio neste sistema cerâmico levou a uma mudança do comportamento ferroelétrico normal , para o relaxor e difuso da transição de fase ferroelétrica-araelétrica. Os espectros anelásticos da cerâmica de PZT 40/60 apresentaram duas anomalias que foram associadas ao mecanismo de relaxação devido a interação entre paredes de domínios de 900 com vacâncias de Zr e Ti, e com a transição de fase ferroelétrica-paraelétrica, respectivamente. Para o PZT 65/35 os resultados anelásticos apontaram a presença de uma única anomalia associada com sua transição de fase ferroelétrica-paraelétrica. As cerâmicas de PLZT 5/65/35 e PLZT 8/65/35 exibiram em seus espectros anelásticos a presença de duas anomalias independentes da freqüência de análise, sendo associadas as transições de fase ferro-ferroelétrica e ferroelétrica- paraelétrica. O PLZT 9/65/35 apresentou em seu espectro anelástico a anomalia que foi associada a transição de fase ferroelétrica-paraelétrica. As análises tanto dos espectros anelásticos quanto dos dielétricos reproduzem o comportamento da dependência da temperatura da transição de fase ferroelétrica-paraelétrica com a variação do teor de lantânio, onde observou-se a diminuição do valor da temperatura de transição em função do aumento do teor de lantânio. O efeito da mudança de simetria nas cerâmicas de PZT não evidenciou qualquer alteração no tipo de acoplamento eletromecânico deste sistema, sendo este acoplamento do tipo linear entre a deformação e a polarização. O aumento do teor de lantânio nas cerâmicas de PLZT levou a uma mudança contínua no tipo de acoplamento deste sistema, iniciando-se no acoplamento linear entre deformação e polarização (PZT 65/35) e alterando-se para um acoplamento linear com a deformação e quadrático com a polarização (PLZT 8/65/35 e PLZT 9/65/35).

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5591.pdf: 65197476 bytes, checksum: 0562626136c2cda8c961be66e989832e (MD5) Previous issue date: 2013-11-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / In recent years the study of bulk metallic glasses (BMG) is being of great scientific and technological interest due to their unique properties (the lack of long range atomic order in the structure and compositional homogeneity similar to the liquid state). These alloys show better mechanical properties, superior corrosion resistance, high yield stress and fracture toughness, if compared to their crystalline counterparts. However, a physical understanding of disordered structure and how it affects the properties of metallic glasses is still considered one of the great challenges in Condensed Matter Physics and Materials Science. Since the Mechanical Spectroscopy technique is sensitive to phase transitions and dynamical processes, it provides the anelastic spectra (internal friction and oscillation frequency) as function of temperature, through which relevant informations to the understanding of structural and vibrational changes of metallic glasses are obtained. In this study, the mechanical spectroscopy technique was used to investigate dynamic processes related to elastic and electronic contributions of atomic motions and clusters, as well as other changes in the atomic bonds on the glassy and partially crystallized alloys of the ternary system Cu-Zr-Al. The samples were obtained combining criteria of the minimum topological instability and the average electronegativity (λmin∙Δē), and were investigated at temperatures above and below room temperature (300 K) with applied frequencies in Hz, kHz and MHz magnitude order. Above room temperature, the application of alternated stresses in the order of Hz and KHz allowed us to observe structural changes involving atomic rearrangements due to anelastic, viscoelastic and thermoelastic aspects present in the relaxation process. In this temperature range, the viscoelastic and thermoelastic character overlaps the anelastic relaxation mechanisms that could be observed in metallic glasses. Analysis of samples with nominal composition Cu54Zr40Al6 - nanocrystalline and vitreous - show that the anelastic relaxation processes begin below room temperature, and are dependent of the applied frequency. When the applied frequencies are in the Hz magnitude order, some clusters have their shell affected by the alternate elastic stresses. When the samples are excited with kHz order of magnitude frequencies, two well-defined relaxation centers will appear. This phenomenon is caused by the movement of clusters which are created and annihilated at the same time the stress is applied. When the applied stresses are of MHz magnitude order, the clusters are rearranged in a more efficient way, in which the less stable clusters involving Zr are annihilated and clusters with Al or Cu at their centers are reordered in order to promote the stability of the icosahedral structure embedded in the amorphous matrix. Under applied mechanical energy corresponding to the MHz frequencies, more stable structures are created and the clusters approach, interact and interpenetrate each other, giving rise to the free bond planes where the superclusters rearrange leading to the formation of medium range chains. Under persistent mechanical stimulation in MHz, the structures begin to form long-range order that lead to formation of the first crystalline precipitates. Those purely anelastic relaxation mechanisms are initiated at low temperatures, and in most cases, it´s not possible to observe them at higher temperatures due to the viscoelastic and thermoelastic character, which generally occur simultaneously in metallic glasses. / Nos últimos anos, o estudo e o processamento dos vidros metálicos de grande volume (BMG Bulk Metallic Glasses), em sistemas multicomponentes, tem sido de grande interesse científico e tecnológico devido as suas propriedades únicas: como a falta de regularidade atômica de longo alcance e a sua homogeneidade composicional semelhante ao estado líquido. Estas ligas apresentam melhores propriedades mecânicas, resistência à corrosão e alta resistência à fratura quando comparado a sua contraparte cristalina. No entanto, um compreensivo entendimento físico da estrutura desordenada e de como a mesma afeta as propriedades dos vidros metálicos, ainda é considerado um dos grandes desafios na Física da Matéria Condensada e na Ciência dos Materiais. A Espectroscopia Mecânica que fornece o espectro anelástico (atrito interno e frequência de oscilação) em função da temperatura é considerada uma técnica sensível a transições de fase e a processos dinâmicos, através da qual são obtidas informações relevantes para a compreensão das alterações estruturais e vibracionais dos vidros metálicos. Neste estudo, foi utilizada a técnica de Espectroscopia Mecânica para investigar os processos dinâmicos relacionados a contribuições elásticas e eletrônicas devido aos movimentos atômicos e de cluster, bem como, as demais mudanças nas ligações atômicas nas ligas vítreas e parcialmente cristalizadas do sistema ternário Cu-Zr-Al. As amostras obtidas com base no diagrama topológico combinado λmin∙Δē foram investigadas em temperaturas acima e abaixo da temperatura ambiente (300 K) com frequências da ordem de Hz, kHz e MHz. Acima da temperatura ambiente, aplicando tensões alternadas em Hz e kHz, foi possível observar as mudanças estruturais que envolvem rearranjos atômicos devidos aos aspectos anelástico, viscoelástico e termoelástico presentes no processo de relaxação. Nesta faixa de temperatura, o caráter viscoelástico e termoelástico sobrepõe os mecanismos de relaxação anelástica que poderiam ser observados nos vidros metálicos. Em temperaturas abaixo da ambiente, as amostras de composição nominal Cu54Zr40Al6 - vítreas e nanocristalinas - mostram que os processos de relaxação anelástica se iniciam abaixo da temperatura ambiente e são dependentes da frequência aplicada. Nas frequências aplicadas em escala Hz, alguns clusters tem sua blindagem afetada pelas tensões elásticas alternadas. Quando as amostras são excitadas com uma frequência da escala de kHz surgem dois centros de relaxação bem definidos que envolvem a movimentação de clusters que tendem a ser criados e aniquilados ao mesmo tempo em que a tensão é aplicada. Em tensões aplicadas na ordem de MHz, os clusters passam a se reordenar de forma mais eficiente, de modo que, os clusters menos estáveis que envolvem o Zr são aniquilados e os clusters que possuem Al ou Cu em seu centro são reordenados de forma a promover a estabilidade da estrutura icosaédrica dentro da matriz amorfa. Conforme as energias mecânicas em MHz são aplicadas, mais estruturas estáveis são criadas de forma que os clusters tendem a aproximar, interagir e se interpenetrar dando origem aos planos de ligações livres por onde os superclusters passam a se reordenar originando cadeias de médio alcance. Com indefinidos estímulos mecânicos em MHz, as estruturas tendem a formar os primeiros precipitados cristalinos. Estes mecanismos de relaxação puramente anelástica se iniciam em baixas temperaturas, e na maioria das vezes, não são possíveis de serem observados em altas temperaturas devido ao caráter viscoelástico e termoelástico que, em geral, ocorrem simultaneamente nos vidros metálicos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5978.pdf: 11727715 bytes, checksum: 7ecd56710aed6f64b6e687a355a259bf (MD5) Previous issue date: 2014-07-24 / Financiadora de Estudos e Projetos / The growing demand for increasingly resistant and biocompatible with the human body implantable materials, has led to an increase in demand for new metallic biomaterials. Some materials, such as titanium and its alloys, especially the Ti-6Al-4V, are widely used in the manufacture of orthopedic implants due to their excellent biocompatibility, high corrosion resistance and low density. However, the characteristics of these materials are not considered optimal, mainly because they have a high value of the elastic modulus when compared to the human bone. Include, that in the last decade studies have revealed diseases associated with elements such as Al and V, present in the alloy Ti-6Al-4V. Thus, it have looked for alternatives to the alloys used as biomaterials, still having one common element titanium, but having no toxic elements such as 𝛽 type titanium alloys, formed by non-toxic elements such as Nb, Ta, Zr, Mo and Sn has shown that lower values of modulus, greater fatigue resistance and corrosion resistance, exhibiting excellent biocompatibility. Accordingly, the alloys formed by Ti-Ta become promising candidates as biomaterials, since it has been observed that the content of Ta affects the value of the elastic modulus. For some compositions of this alloy, lower modulus values of this alloys that are currently used in biomedical applications were observed. However, the alloys formed by Ti-Ta still have properties that have been little studied. Thereby, the objectives of this master s project consist in getting the alloy Ti-40Ta and its characterization by means of the technique of mechanical spectroscopy, as of its elements that compose the alloy. The technique of mechanical spectroscopy to be non-destructive, it is widely used for providing the anelastic spectrum (oscillation frequency and internal friction as a function of temperature) is considered sensitive to phase transitions and dynamic processes, which are essential for understanding the structural changes occurring in these materials. This study was determined the dynamic elastic modulus for the pure Ti and Ta elements, and the Ti-40Ta through flexural vibrations. The elastic modulus found for the alloy at room temperature was (71 ± 5) GPa, which is in accordance with results available in the literature. The value of modulus of the alloy is lower when compared to the commercial biomedical alloys and is closer to that of human bone, which makes the alloy Ti-40Ta a potential candidate to be used in biomedical applications. / A crescente demanda por materiais implantáveis cada vez mais resistentes e biocompatíveis com o organismo humano, tem levado a um aumento na procura por novos biomateriais metálicos. Alguns materiais, como o titânio e suas ligas, com destaque para a liga Ti-6Al-4V, são largamente utilizados na fabricação de implantes ortopédicos devido as suas excelentes características como biocompatibilidade, alta resistência à corrosão e baixa densidade. Entretanto, as características desses materiais ainda não são consideradas ideais, principalmente porque apresentam um alto valor do módulo de elasticidade quando comparado com o osso humano. Cabe mencionar, que na última década estudos revelaram doenças associadas a elementos como o Al e V, presentes na liga Ti-6Al-4V. Desta forma, busca-se alternativas às ligas empregadas como biomateriais, ainda contendo como elemento principal o titânio, mas que não possuam elementos tóxicos. Estudos recentes mostram que as ligas de titânio tipo 𝛽, formadas por elementos não tóxicos como Nb, Ta, Zr, Mo e Sn, tem apresentado valores mais baixos módulo de elasticidade, maior resistência à fadiga e maior resistência à corrosão, além de exibir uma excelente biocompatibilidade. Neste sentido, as ligas formadas por Ti-Ta tornaram-se candidatas promissoras como biomateriais, uma vez que, foi observado que o teor de Ta afeta o valor do módulo de elasticidade. Para algumas composições, desta liga, foram observados valores de módulo inferiores as ligas de Ti que atualmente são empregadas em aplicações biomédicas. No entanto, as ligas formadas por Ti-Ta ainda possuem propriedades pouco estudadas. Deste modo, os objetivos deste projeto de mestrado consistem na obtenção da liga Ti-40Ta e na sua caracterização por meio da técnica de espectroscopia mecânica, bem como a de cada elemento que compõem a liga. A técnica de espectroscopia mecânica, por ser não destrutiva, é amplamente usada por fornecer o espectro anelástico (frequência de oscilação e atrito interno em função da temperatura), sendo considerada sensível a transições de fase e a processos dinâmicos, que são essenciais para compreender as alterações estruturais que ocorrem nestes materiais. Neste estudo, determinou-se o módulo de elasticidade dinâmico para os elementos puros, Ti e Ta, e para a liga Ti-40Ta por meio das vibrações flexurais. O módulo de elasticidade encontrado para a liga, em temperatura ambiente, foi de (71 ± 5) GPa, estando em concordância com os resultados disponíveis na literatura. O valor de módulo da liga é menor quando comparado ao das ligas biomédicas comerciais e está mais próximo a do osso humano, o que a torna a liga Ti-40Ta uma potencial candidata a ser empregada em aplicações biomédicas.