Orientador: Ivan Emilio Chambouleyron / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-23T10:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mulato_Marcelo_D.pdf: 4181892 bytes, checksum: 65350b82e33009c7980b9abd8c137f68 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho apresentamos um estudo da cristalização de semicondutores amorfos utilizando pulsos de curta duração (da ordem de 5-7 ns) do segundo harmônico (l = 532 nm) de um laser de Nd:Yag. O principal material estudado foi o germânio amorfo (a-Ge), sendo que também se desenvolveu estudo comparativo com o material hidrogenado (a-Ge:H), e suas ligas com silício (a-SiGe) e nitrogênio (a-GeN). Através de medidas de reflexão resolvida no tempo determinou-se as dosagens de radiação para transição para o estado líquido e também para danificação da superfície do a-Ge, sendo estes 36 mJ/cm2 e 66 mJ/cm2, respectivamente. Análises de espectroscopia Raman indicam que o material final possui uma distribuição de tamanhos de cristais entre 5 e 20 nm dependendo da intensidade do laser incidente, sendo esse efeito sobre os espectros mais importante do que possíveis tensões internas. O tamanho relativamente pequeno dos cristais obtidos não parece ser função do comprimento de onda do laser utilizado, e nem da temperatura do substrato (entre ambiente e 350ºC). Mostra-se que a rápida evolução dos átomos de hidrogênio após a transição do material para o estado líquido ocasiona uma disrupção da superfície da amostra com formação de uma membrana cristalina auto-sustentada, a qual possui espessura de 110 nm. No caso das ligas a-SiGe não se observa efeito de segregação após a cristalização. Nas ligas a-GeN não se detectou a presença de nitrogênio, de modo que este último parece desligar-se da matriz de germânio. Provamos que é possível a cristalização seletiva de a-Ge, com a obtenção de estruturas periódicas (linhas e pontos) com períodos micrométricos, através da interferência de dois e três feixes de Nd:Yag na superfície da amostra. As estruturas possuem uma rugosidade superficial de até 50 nm e os pequenos cristais parecem estar fracamente ligados. Isso é comprovado com o uso de plasma-etching, o qual remove preferencialmente as regiões cristalinas. O uso de tratamento térmico pode fazer com que os pontos cristalinos cresçam em tamanho até a coalescência, produzindo-se grandes áreas cristalinas a temperaturas inferiores a 450 ºC / Abstract: We have investigated the laser induced crystallization of amorphous semiconductors using short-pulses (5-7 ns wide) from the second harmonic (l = 532 nm) of a Nd:Yag laser source. The main studied material was the amorphous germanium (a-Ge), while some alloys like its hydrogenated counterpart (a-Ge:H), silicon-germanium (a-SiGe) and germanium nitride (a-GeN) were also used for comparisons. We have used time resolved reflection measurements to determine the thresholds for melting (36 m.J/cm2) and for damaging of the surface of the sample (66 m.J/cm2). Analysis of Raman scattering experiments show that the grain size distribution (between 5 and 20 nm) in polycrystalline material varies with the laser intensity .The effect of the grain size distribution on the Raman spectrum is more important than stress effects. The relative small size of the final grains is neither a function of the incoming laser wavelength nor of the substrate temperature (from room temperature up to 350 ºC). The fast hydrogen effusion during laser processing of a-Ge:H leads to a disruption of the top surface layer, leading to the formation of a self-suported 110-nm thick crystalline membrane. No segregation effects were observed after laser crystallization of a-SiGe, while it seems that no nitrogen remains bonded in the germanium matrix after the crystallization of a-GeN. We prove that it is possible to selectively crystallize a-Ge to obtain periodic arrays of micrometer-sized stripes and dots, by using the interference of two and three laser beams on the surface of the sample, respectively. The dots-array structure shows an increased surface roughness of about 50-nm, and the small crystallites seem to be weakly bonded or connected. This is corroborated by the use of plasma-etching, which removes preferentially the crystallized structures. We demonstrate that the original dots-array can be used as seeds for solid-phase growth of large crystalline areas upon thermal annealing bellow 450 ºC .The dots growth until complete coalescence, thus providing a way to crystallize large areas at low temperatures / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Compósitos eutéticos de óxidos de Al2O3⁄GdAlO3 livres de poros foram produzidos na forma de fibras empregando-se a técnica de fusão a laser denominada laser heated pedestal growth LHPG. A microestrutura analisada ao microscópio eletrônico de varredura MEV foi denominado como do tipo irregular escrita chinesa, com a presença de padrões fibrosos em amostras com taxa de puxamento superior a 24mm⁄h. A despeito da sua complexidade, a microestrutura desse compósito foi controlada e a relação entre o espaçamento médio entre as fases e a taxa de puxamento λv = constante = (40 ± 1)µm3⁄s foi mantida em todo o intervalo de taxas de puxamento utilizado. Resultados de espectroscopia microRaman possibilitam indexar as fases presentes e revelaram uma maior continuidade da fase GdAlO3 fibrosa, em comparação à escrita chinesa. Ensaios de flexão a três pontos resultaram em valores de módulo de ruptura no intervalo de 490MPa a 1320MPa, superiores aos da alumina policristalina. Também foram puxadas com sucesso através da técnica LHPG, fibras oxidas eutéticas de ZrO2⁄MgO, ZrO2⁄CaZrO3 e Eu2O3⁄EuAlO3, utilizando-se diferentes velocidades de puxamento. Essas fibras apresentaram descontinuidades no padrão eutético, em marcas com o formato da interface sólido-líquido, que puderam ser diminuídas, à exceção do Eu2O3⁄EuAlO3, com o aumento da taxa de puxamento das amostras e no caso do ZrO2⁄MgO, essas marcas foram diminuídas também com a mudança da composição / Pore-free eutectic oxides fibers of Al2O3⁄GdAlO3 were produced using the laser heated pedestal growth technique - LHPG. The microstructure analyzed in the scanning electronic microscope (SEM) was determined as the \"Chinese script\" irregular type, with the presence of fibrous pattern samples with pulling rates above 24mm⁄h. In spite of its complexity, the microstructure of this eutectic was controlled and the relation between the phase spacing and the pulling rate λv = constant = (40 ± 1)µm3⁄s was maintained over the entire used pulling rate range. MicroRaman spectroscopy results allowed the phase indexation and revealed a larger continuity of the GdAI03 fibrous phase, compared to the \"Chinese script\" type. Three point bending tests result in modulus of rupture (MOR) in the range of 490MPa to 1320MPa, superior to the polycrystalline alumina. The eutectic oxide fibers of ZrO2⁄MgO, ZrO2⁄CaZrO3 and Eu2O3⁄EuAlO3 were successful pulled using the LHPG technique, for different pulling rates and their microstructures were observed. These fibers presented discontinuities on the eutectic pattern which turned out to be marks with the solid-liquid interface shape. The frequency of these marks could be decreased with the increase of the pulling rate, except for the Eu2O3⁄EuAlO3 fibers. In the case of the ZrO2⁄MgO, the continuity of the eutectic pattern was also increased with a change in the pedestal composition

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:11:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cheung_Noe_D.pdf: 9027104 bytes, checksum: f402c4572f30f7164f20bf2af1ed439a (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho, é desenvolvido um modelo numérico bidimensional em coordenadas cilíndricas baseado na técnica de diferenças finitas, que permite o mapeamento térmico durante o aquecimento, fusão, solidificação e resmamento ao longo do processo de tratamento superficial a laser. O respectivo modelo é aferido com resultados experimentais e de outros modelos constantes na literatura para os casos de têmpera e refusão superficial a laser. Ensaios experimentais em amostras de aço AIS! 1045 e Al-15%Cu foram realizados no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, utilizandoum laser de C02 CW com potência máxima disponível de I kW. Para efeito comparativo, as trilhas foram feitas variando-se valores de velocidade para um mesmo valor de potência estabelecidos para cada tipo de tratamento. Para as amostras do aço AIS! 1045, os ensaios visaram o estudo do processo de têmpera superficial a laser assim como da resolidificação. Amostras de Al-15%Cu foram submetidas ao tratamento de refusão a laser relação ao aço. Analisou-se as microestruturas resultantes dos tratamentos a laser através de microscopia óptica e eletrônica de varredura, sendo observadas microestruturas refinadas na área tratada a laser refletindo no aumento significativo da dureza confirmado pelos ensaios de microdureza Vickers. Realizou-se a interação entre uma base de conhecimento e o modelo matemático de têmpera superficial a laser através de uma busca heurística de Inteligência Artificial para sugestão de parâmetros operacionais otimizados para a obtenção da máxima profimdidade de martensita a partir da superficie / Abstract: In this work, a two dimensional numerical modei in cylindrical coordinates based on the finite difference technique is developed pennitting the description of the thermal field evolution during heating, fusion, solidification and cooling along the laser surface treatment processo The model predictions are compared to experimental results as well as to those fumished by other models found in literature for the surface quenching and remelting process by laser. AISI 1045 steel and Al-15%wtCu samples were used for the surface treatment by using a 1000W C02 CW laser of the Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. For a comparative effect, the laser tracks were performed with different velocities for a fixed value of power established for each treatment type. AISI 1045 steel samples were used for studying the surface quenching and remelting process by laser and the Al-15%wtCu samples were submitted to the laser surface remelting treatment in order to simulate the process with a material of higher therma1 diffusivity than the steel. The microstructures resulting from the laser treatment are analyzed by using optical and electron scanning microscope and a very refined microstructure is observed which reflects significant hardness increase confirmed by the Vickers microhardness tests. An interaction between a knowledge base and the mathematical model is carried out by using a heuristic search of Artificial Intelligence in order to optimize operational parameters which permit to attain the highest martensite depth from the surface / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Compósitos eutéticos de óxidos de Al2O3⁄GdAlO3 livres de poros foram produzidos na forma de fibras empregando-se a técnica de fusão a laser denominada laser heated pedestal growth LHPG. A microestrutura analisada ao microscópio eletrônico de varredura MEV foi denominado como do tipo irregular escrita chinesa, com a presença de padrões fibrosos em amostras com taxa de puxamento superior a 24mm⁄h. A despeito da sua complexidade, a microestrutura desse compósito foi controlada e a relação entre o espaçamento médio entre as fases e a taxa de puxamento λv = constante = (40 ± 1)µm3⁄s foi mantida em todo o intervalo de taxas de puxamento utilizado. Resultados de espectroscopia microRaman possibilitam indexar as fases presentes e revelaram uma maior continuidade da fase GdAlO3 fibrosa, em comparação à escrita chinesa. Ensaios de flexão a três pontos resultaram em valores de módulo de ruptura no intervalo de 490MPa a 1320MPa, superiores aos da alumina policristalina. Também foram puxadas com sucesso através da técnica LHPG, fibras oxidas eutéticas de ZrO2⁄MgO, ZrO2⁄CaZrO3 e Eu2O3⁄EuAlO3, utilizando-se diferentes velocidades de puxamento. Essas fibras apresentaram descontinuidades no padrão eutético, em marcas com o formato da interface sólido-líquido, que puderam ser diminuídas, à exceção do Eu2O3⁄EuAlO3, com o aumento da taxa de puxamento das amostras e no caso do ZrO2⁄MgO, essas marcas foram diminuídas também com a mudança da composição / Pore-free eutectic oxides fibers of Al2O3⁄GdAlO3 were produced using the laser heated pedestal growth technique - LHPG. The microstructure analyzed in the scanning electronic microscope (SEM) was determined as the \"Chinese script\" irregular type, with the presence of fibrous pattern samples with pulling rates above 24mm⁄h. In spite of its complexity, the microstructure of this eutectic was controlled and the relation between the phase spacing and the pulling rate λv = constant = (40 ± 1)µm3⁄s was maintained over the entire used pulling rate range. MicroRaman spectroscopy results allowed the phase indexation and revealed a larger continuity of the GdAI03 fibrous phase, compared to the \"Chinese script\" type. Three point bending tests result in modulus of rupture (MOR) in the range of 490MPa to 1320MPa, superior to the polycrystalline alumina. The eutectic oxide fibers of ZrO2⁄MgO, ZrO2⁄CaZrO3 and Eu2O3⁄EuAlO3 were successful pulled using the LHPG technique, for different pulling rates and their microstructures were observed. These fibers presented discontinuities on the eutectic pattern which turned out to be marks with the solid-liquid interface shape. The frequency of these marks could be decreased with the increase of the pulling rate, except for the Eu2O3⁄EuAlO3 fibers. In the case of the ZrO2⁄MgO, the continuity of the eutectic pattern was also increased with a change in the pedestal composition

A classe de óxidos contendo nióbio (Nb) ou tântalo (Ta) e possuindo estrutura AB2O6 (A = Mg, Zn, Ca e B = Nb, Ta) do tipo columbita ou trirutilo, tem sido investigada devido a sua potencialidade para ressonadores na freqüência de microondas (GHz), os quais podem ser usados em sistemas de comunicação móvel e satélite, tais como telefones celulares e sistemas de comunicação pessoal. Preparamos corpos cerâmicos densos pelo método convencional de mistura de óxidos e reação no estado sólido. A rota de processamento e condições ótimas de sinterização foram desenvolvidas para as cerâmicas de MgTa2O6 (MT), ZnTa2O6 (ZT), MgNb2O6 (MN) e ZnNb2O6 (ZN). Temperaturas de sinterização a 1300°C para os niobatos e 1400°C para os tantalatos, para tempos de patamar de 8 horas, promoveram alta densificação atingindo-se densidades relativas maiores que 98% em todos os casos. Na caracterização dielétrica das cerâmicas de ZT e MT, por meio de medidas de impedância nas faixas de freqüência de 24MHz a 1,5GHz, determinamos as constantes dielétricas com valores de ε´=32 para o MT e ε´=36,5 para o ZT; resultados similares aos melhores existentes na literatura. Na fase monocristalina, estes materiais possuem potencialidades para aplicação em geração, transmissão, detecção e conversão de sinais ópticos em uma larga faixa de comprimentos de onda e níveis de potência. Fibras de CaTa2O6 puderam ser eficientemente obtidas pela técnica de Laser Heated Pedestal Growth (LHPG) e a dopagem desses compostos com íons terras raras de Nd3+ e Er3+foi uma alternativa para a obtenção de um material laser ativo. O estudo de fibras dos compostos do tipo ATa2O6 como meio laser ativo, não tem sido devidamente explorado. Resultados de espectroscopia óptica com fibras de CaTa2O6 dopadas com íon de Nd+3revelaram ser um novo material laser ativo para ser bombeado com laser de diodo. / The c1ass of oxides containing the elements niobium or tantalum with AB2O6 (A= Mg e Zn; B= Nb e Ta) structure of the type columbite or trirutilo, has been investigated due to their potentialities for applications in dielectric resonators at microwave frequencies (GHz), which can be used for mobile and satellite communications, as in cell phones and personal communication systems. We have prepared dense ceramic bodies by conventional method of oxides mixture followed by solid state reaction. The experimental route and sintering conditions were developed for the MgTa2O6 (MT), ZnTa2O6 (ZT), MgNb2O6 (MN) and ZnNb2O6 (ZN) ceramics. It was observed that sintering under temperatures of 1300°C for the niobates, and 1400°C for the tantalates, for 8 hours, promoted densities higher than 98% for all ceramic bodies. Impedance spectroscopy was used for the dielectric characterization of MT and ZT ceramics in the frequency range of 24MHz to 1.5GHz and the values of dielectric constant are ε´=32 and ε´ =36.5 respectively. These results are comparable to the best results found in the literature. Moreover, it is also shown that while in the single crystal form, these materials might be used for the generation, transmission, detection, and conversion of optical signals, over a broad range of wavelengths and power levels. Undoped or doped (Nd3+ or Er3+) CaTa2O6 (CT) single crystal fibers were efficiently obtained by the laser−heated pedestal growth (LHPG) technique. The doped samples were characterized from the structural and spectroscopic points of view, aiming to investigate them as potential candidates for compact laser active media, which can be pumped by low cost diode lasers. Although the study of ATa2O6 single crystal fibers for this purpose hasn\'t been much explored yet, the results obtained for CaTa2O6: Nd+3 fibers are very promising.

O apelo estético da odontologia moderna tem impulsionado a busca por materiais cerâmicos de alto desempenho estético e mecânico. Este trabalho objetivou o desenvolvimento de fibras cerâmicas de alumina/aluminato de gadolínio (Al2O3/GdAlO3) obtidas por meio de fusão a laser (laser heated pedestal growth LHPG) e a sua aplicação como reforço de materiais odontológicos. Os pedestais foram obtidos a partir da mistura dos pós precursores (óxido de gadolínio (Gd2O3) e óxido de alumínio (Al2O3) pré-sinterizados para a obtenção de fibras de Al2O3/GdAlO3 de 0,8 mm de diâmetro médio. Variou-se: a velocidade de puxamento das fibras de 48mm/h a 240mm/h, em pedestais de composição eutética; e em outro grupo a composição dos pedestais (da composição eutética (23 mol% de Gd2O3 e 77 mol% de Al2O3) a 5 % (em peso) de excesso de Al2O3), puxadas com velocidade fixa de 96 mm/h. A melhor condição de obtenção da fibra foi com a velocidade de puxamento de 240mm/h que forneceu fibras com 0,6m de espaçamento médio entre as fases e 1790 MPa de resistência à flexão. Quando as fibras foram aplicadas como reforço de porcelana odontológica houve um aumento da resistência à flexão de 91MPa para 218MPa. Por meio desta metodologia, observou-se que as fibras cerâmica de Al2O3/GdAlO3 apresentaram elevado desempenho mecânico e compatibilidade com porcelanas odontológicas que indicam uma grande potencialidade de uso como reforço estrutural de cerâmicas odontológicas. / The esthetic appeal of modern Dentistry has prompted the search for ceramic materials with high esthetic and mechanical performance. This research aimed at the development of Al2O3/GdAlO3 ceramic fibers, obtained by laser heated pedestal growth (LHPG) and its application as reinforcement of dental materials. Pedestals were obtained from the mixture of precursor powders (Gd2O3 e Al2O3), pre-sintered to form Al2O3/ GdAlO3 fibers with average diameter of 0,8 mm. Variables were: fiber pulling rates (in pedestals of eutectic composition): from 48 mm/h to 240 mm/h; and pedestal composition: from eutectic composition (23 mol% of Gd2O3 and 77 mol% of Al2O3) to 5 wt% of excess Al2O3, pulled at 96 mm/h. The best results were obtained with a pulling rate of 240 mm/h, which originated fibers with average distance between phases of 0.6 m and three-point bending flexural strength of 1790 MPa. When fibers were used as re-enforcement of dental porcelain (Cerabien- Noritake), an increase in flexural strength from 91 MPa to 218 MPa was obtained. The methods employed in this study allowed the observation that Al2O3/GdAlO3 ceramic fibers presented high mechanical performance and compatibility with dental porcelain, indicating a significant potential as re-enforcement of dental ceramics for infrastructure.

A classe de óxidos contendo nióbio (Nb) ou tântalo (Ta) e possuindo estrutura AB2O6 (A = Mg, Zn, Ca e B = Nb, Ta) do tipo columbita ou trirutilo, tem sido investigada devido a sua potencialidade para ressonadores na freqüência de microondas (GHz), os quais podem ser usados em sistemas de comunicação móvel e satélite, tais como telefones celulares e sistemas de comunicação pessoal. Preparamos corpos cerâmicos densos pelo método convencional de mistura de óxidos e reação no estado sólido. A rota de processamento e condições ótimas de sinterização foram desenvolvidas para as cerâmicas de MgTa2O6 (MT), ZnTa2O6 (ZT), MgNb2O6 (MN) e ZnNb2O6 (ZN). Temperaturas de sinterização a 1300°C para os niobatos e 1400°C para os tantalatos, para tempos de patamar de 8 horas, promoveram alta densificação atingindo-se densidades relativas maiores que 98% em todos os casos. Na caracterização dielétrica das cerâmicas de ZT e MT, por meio de medidas de impedância nas faixas de freqüência de 24MHz a 1,5GHz, determinamos as constantes dielétricas com valores de ε´=32 para o MT e ε´=36,5 para o ZT; resultados similares aos melhores existentes na literatura. Na fase monocristalina, estes materiais possuem potencialidades para aplicação em geração, transmissão, detecção e conversão de sinais ópticos em uma larga faixa de comprimentos de onda e níveis de potência. Fibras de CaTa2O6 puderam ser eficientemente obtidas pela técnica de Laser Heated Pedestal Growth (LHPG) e a dopagem desses compostos com íons terras raras de Nd3+ e Er3+foi uma alternativa para a obtenção de um material laser ativo. O estudo de fibras dos compostos do tipo ATa2O6 como meio laser ativo, não tem sido devidamente explorado. Resultados de espectroscopia óptica com fibras de CaTa2O6 dopadas com íon de Nd+3revelaram ser um novo material laser ativo para ser bombeado com laser de diodo. / The c1ass of oxides containing the elements niobium or tantalum with AB2O6 (A= Mg e Zn; B= Nb e Ta) structure of the type columbite or trirutilo, has been investigated due to their potentialities for applications in dielectric resonators at microwave frequencies (GHz), which can be used for mobile and satellite communications, as in cell phones and personal communication systems. We have prepared dense ceramic bodies by conventional method of oxides mixture followed by solid state reaction. The experimental route and sintering conditions were developed for the MgTa2O6 (MT), ZnTa2O6 (ZT), MgNb2O6 (MN) and ZnNb2O6 (ZN) ceramics. It was observed that sintering under temperatures of 1300°C for the niobates, and 1400°C for the tantalates, for 8 hours, promoted densities higher than 98% for all ceramic bodies. Impedance spectroscopy was used for the dielectric characterization of MT and ZT ceramics in the frequency range of 24MHz to 1.5GHz and the values of dielectric constant are ε´=32 and ε´ =36.5 respectively. These results are comparable to the best results found in the literature. Moreover, it is also shown that while in the single crystal form, these materials might be used for the generation, transmission, detection, and conversion of optical signals, over a broad range of wavelengths and power levels. Undoped or doped (Nd3+ or Er3+) CaTa2O6 (CT) single crystal fibers were efficiently obtained by the laser−heated pedestal growth (LHPG) technique. The doped samples were characterized from the structural and spectroscopic points of view, aiming to investigate them as potential candidates for compact laser active media, which can be pumped by low cost diode lasers. Although the study of ATa2O6 single crystal fibers for this purpose hasn\'t been much explored yet, the results obtained for CaTa2O6: Nd+3 fibers are very promising.

Orientador : Maria Clara Filippini Ierardi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:10:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_MariaAparecida_D.pdf: 7603767 bytes, checksum: 9f75dfad23d9e40f22b3a5a3552269c2 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: No presente trabalho o processo de deposição por fusão a laser foi usado para produzir revestimentos com o compósito WC-Co, a partir da mistura dos pós de WC e Co, com frações variadas de WC. O substrato usado foi o aço AISI 1045. Os revestimentos foram produzidos após vários testes para a determinação experimental dos parâmetros de processo. A caracterização dos revestimentos foi feita por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e microdureza Vickers. Para analisar o comportamento dos revestimentos foram executados ensaios de desgaste abrasivo à escala micro do tipo esfera-sobre-placa e ensaios eletroquímicos para avaliar o comportamento em corrosão. Os revestimentos apresentaram-se sem trincas ou porosidade e com uma microestrutura heterogênea. A estrutura básica é formada por carbonetos WC e Co3 W3C sobre uma matriz, constituída de uma solução sólida de (W, Cr) em cobalto. O carboneto Co3W3C é resultante da dissolução do carboneto WC. O revestimento que apresentou melhor resistência ao desgaste abrasivo foi aquele produzido com a mistura de 20% WC + 80%Co (em peso). No comportamento em corrosão o melhor resultado apresentado foi o do revestimento formado pela mistura 40% WC + 60%Co (em peso) / Abstract: In the present work the laser c1adding process was used to produce WC-Co composite coatings with varied fractions of WC. The AISI 1045 steel was used as substrate. The coatings were produced afier severa! tests, which have permitted the determination of optimum operational parameters. The characterization ofthe coatings was performed by optic microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Vickers microhardness. Micro-scale abrasive wear tests, type ball cratering were developed to analyze the behavior ofthe coatings. To examine the corrosion behavior a series of electrochemical tests were performed. The coatings presented a heterogeneous microstructure and neither cracks nor porosity have been observed. WC and Co3W3C carbides distributed on the cobalt rich matrlx essentially form the structure of the coatings. The Co3W3C carbide results from the dissolution of the WC carbide. The coating that presented better abrasive wear resistance was that produced with the mixture of 20% WC + 80%Co (in weight). The 40%WC + 60%Co (in weight) coating composition presented the best result in term of corrosion resistance / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

O apelo estético da odontologia moderna tem impulsionado a busca por materiais cerâmicos de alto desempenho estético e mecânico. Este trabalho objetivou o desenvolvimento de fibras cerâmicas de alumina/aluminato de gadolínio (Al2O3/GdAlO3) obtidas por meio de fusão a laser (laser heated pedestal growth LHPG) e a sua aplicação como reforço de materiais odontológicos. Os pedestais foram obtidos a partir da mistura dos pós precursores (óxido de gadolínio (Gd2O3) e óxido de alumínio (Al2O3) pré-sinterizados para a obtenção de fibras de Al2O3/GdAlO3 de 0,8 mm de diâmetro médio. Variou-se: a velocidade de puxamento das fibras de 48mm/h a 240mm/h, em pedestais de composição eutética; e em outro grupo a composição dos pedestais (da composição eutética (23 mol% de Gd2O3 e 77 mol% de Al2O3) a 5 % (em peso) de excesso de Al2O3), puxadas com velocidade fixa de 96 mm/h. A melhor condição de obtenção da fibra foi com a velocidade de puxamento de 240mm/h que forneceu fibras com 0,6m de espaçamento médio entre as fases e 1790 MPa de resistência à flexão. Quando as fibras foram aplicadas como reforço de porcelana odontológica houve um aumento da resistência à flexão de 91MPa para 218MPa. Por meio desta metodologia, observou-se que as fibras cerâmica de Al2O3/GdAlO3 apresentaram elevado desempenho mecânico e compatibilidade com porcelanas odontológicas que indicam uma grande potencialidade de uso como reforço estrutural de cerâmicas odontológicas. / The esthetic appeal of modern Dentistry has prompted the search for ceramic materials with high esthetic and mechanical performance. This research aimed at the development of Al2O3/GdAlO3 ceramic fibers, obtained by laser heated pedestal growth (LHPG) and its application as reinforcement of dental materials. Pedestals were obtained from the mixture of precursor powders (Gd2O3 e Al2O3), pre-sintered to form Al2O3/ GdAlO3 fibers with average diameter of 0,8 mm. Variables were: fiber pulling rates (in pedestals of eutectic composition): from 48 mm/h to 240 mm/h; and pedestal composition: from eutectic composition (23 mol% of Gd2O3 and 77 mol% of Al2O3) to 5 wt% of excess Al2O3, pulled at 96 mm/h. The best results were obtained with a pulling rate of 240 mm/h, which originated fibers with average distance between phases of 0.6 m and three-point bending flexural strength of 1790 MPa. When fibers were used as re-enforcement of dental porcelain (Cerabien- Noritake), an increase in flexural strength from 91 MPa to 218 MPa was obtained. The methods employed in this study allowed the observation that Al2O3/GdAlO3 ceramic fibers presented high mechanical performance and compatibility with dental porcelain, indicating a significant potential as re-enforcement of dental ceramics for infrastructure.

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:12:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Larosa_MariaAparecida_D.pdf: 10660809 bytes, checksum: a977970425db7202c5a36a0e2a30a789 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: No presente trabalho, o aço inoxidável austenítico ASTM F 138, empregado na fabricação de implantes ortopédicos temporários e permanentes, foi submetido a tratamento de superfície por laser, com o intuito de analisar as modificações microestruturais resultantes deste tratamento e seus efeitos na resistência à corrosão e ao desgaste microabrasivo. A caracterização microestrutural foi feita por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microdureza Vickers e difração de raios-X. Para analisar o comportamento em corrosão do aço, antes e após o tratamento, foram realizados três tipos diferentes de ensaios eletroquímicos usando solução de Ringer como eletrólito. O comportamento em desgaste foi avaliado a partir de ensaios por microabrasão do tipo esfera-sobre-placa, utilizando como abrasivos uma suspensão de partículas de carboneto de silício (SiC) em água destilada e uma suspensão de SiC em solução de Ringer. Após o tratamento por laser, o aço apresentou uma microestrutura refinada constituída por dendritas de austenita, com um aumento de aproximadamente 23% na dureza e com melhoria frente à corrosão e ao desgaste. / Abstract: In this work, ASTM F 138 austenitic stainless steel, used in temporary and permanent orthopaedic implants manufacture, was subjected to laser surface treatment. The purpose is analyze the microstructural changes resulting from this treatment and their effects on the microabrasive wear and corrosion resistance. The microstructural characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy, Vickers microhardness and X-ray diffraction. In order to analyze the corrosion behavior, three different types of electrochemical tests were carried out before and after treatment, using Ringer's solution as electrolyte. The wear behavior was evaluated using ball-cratering microabrasive wear tests, using slurry of silicon carbide particles (SiC) in distilled water and slurry of SiC in Ringer's solution. After laser treatment, the steel presented a refined microstructure consisted of austenite dendrites, with a 23% hardness increase and improved corrosion and wear resistance. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica