Neste trabalho foi proposto investigar as características de capacitores eletroquímicos de dupla camada elétrica (supercapacitores) utilizando como matéria prima um eletrólito biocompatível como rota viável de baixo custo econômico para obtenção de dispositivos eletrônicos para armazenamento de energia. O objetivo principal foi estudar a influência dos vários parâmetros de processamento nas características elétricas de supercapacitores à base de eletrólito neutro, utilizando, na preparação dos eletrodos oxido de grafeno reduzido via HDDR 400°C e o carbono ativado, também com baixa toxidade e impacto ambiental. O primeiro tópico consistiu na preparação de eletrólitos com diferentes concentrações para avaliar este parâmetro na curva de autodescarga dos supercapacitores. Alternativamente realizou-se a caracterização dos eletrodos preparados com oxido de grafeno reduzido via HDDR 400°C e carbono ativado por ensaios de voltametria cíclica em um analisador eletrônico computadorizado de supercapacitores, que resultou na determinação da capacitância específica do material precursor e das resistências internas. Foram utilizadas técnicas adicionais para caracterização dos materiais precursores e processados, tais como: microscopia eletrônica de varredura (MEV-EDS), difração de raios-X (DRX). / On this work was proposed research the electrochemical double layer capacitors characteristics (supercapacitors) using an environmentally compatible electrolyte as viable low economic cost path to obtain electronics devices for energy storage. The mains objective was to study the influence of the various processing parameters on electrical characteristics of supercapacitors based in neutral electrolyte, using in the preparation the activated carbon and reduced graphene oxide HDDR 400°C, also with low toxicity and environmentally impact. The first topic consisted in the preparation of electrolytes with different concentrations to evaluate this parameter in the self-discharge curve of supercapacitors. Alternatively was made characterization experiments of the activated carbon electrodes and rGO HDDR 400°C by cyclic voltammetry essays in an electronic computerized analyzer of supercapacitors that resulted in the determination of the precursor material specific capacitance and internal resistances Was utilized additional technics for characterization of precursor materials such as scanning electron microscopy (MEV-EDX) and X-ray diffraction (DRX).

Neste trabalho, pós magnéticos nanoestruturados de PrxFe94-xB6 (x = 6, 8, 10 e 12) foram preparados a partir da combinação do processo de hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação (HDDR) e moagem de alta energia entre uma liga em estado bruto de fusão (Pr14Fe80B6) e Fe-α em pó. As nanopartículas produzidas apresentaram propriedades magnéticas e microestruturais comparáveis aos estudos realizados em hipertermia. O tempo ideal para obtenção de nanopartículas magnéticas é de 5 horas (a 900 rpm). Foi constatado que quanto maior o tempo de moagem, maior o percentual de carbono nas partículas (0,05 - 3,43 % C). O carbono é proveniente do ácido oléico adicionado como surfactante na etapa de moagem. Os nanocompósitos obtidos exibiram forças coercivas entre 80 Oe (6,5 kAm-1) e 170 Oe (13,5 kAm-1), e momentos magnéticos variando entre 81 - 129 Am2kg-1. A partir da difração de raios X foram identificadas apenas duas fases em todas as amostras: Fe-α e a fase magnética Pr2Fe14B. Nanopartículas isoladas com diâmetro aproximado de 20nm foram analisadas. Todas as composições estudadas apresentaram aquecimento proveniente da exposição a um campo magnético alternado (f = 222 kHz e Hmax ~3,7 kAm-1) comparáveis aos reportados na literatura. As variações de temperaturas (ΔT) dos pós foram: 51 K referente à composição de Pr6Fe88B6, 41 K para Pr8Fe86B6, 38 K no composto com 10% at. Pr (Pr10Fe84B6) e 34 K em Pr12Fe82B6. As taxas de absorção específicas estimadas foram de 201 Wkg-1 para a composição Pr6Fe88B6, 158 Wkg-1 para a composição Pr8Fe86B6 e 114 Wkg-1 para as composições Pr10Fe84B6 e Pr12Fe82B6. / In this work, PrxFe94-xB6 (x = 6, 8, 10 and 12) nanostructured powders were prepared by a combination of hydrogenation, disproportionation, desorption and recombination (HDDR) process with high energy milling applied to the mixture of an as-cast alloy (Pr14Fe80B6) and α-Fe. The produced nanoparticles showed magnetic properties comparable to those reported in hyperthermia studies. The optimal time to obtain the magnetic nanoparticles is 5 hours (at 900 rpm). It was verified that longer milling times cause an increase in carbon percentage on the particles. The carbon is derived from oleic acid added as a surfactant in the milling step. The nanocomposites exhibit coercive force ranging from 80 Oe (6.5 kAm-1) to 170 Oe (13.5 kAm-1) and magnetic moments in the range of 81 129 Am2kg-1. From the x-ray diffraction analyses, only two phases were found in all samples: α-Fe and the magnetic phase Pr2Fe14B. Individual nanoparticles with diameter of about 20 nm were verified. The samples studied presented heating when exposed to an alternating magnetic field (f = 222 kHz e Hmax ~3.7 kAm-1) comparable to reported in literature. Temperature variations (ΔT) of the powders were: 51 K for Pr6Fe88B6, 41 K for Pr8Fe86B6, 38 K for Pr10Fe84B6 and T = 34 K for Pr12Fe82B6. The specific absorption rates (SARs) of the powders were 201 Wkg-1 for Pr6Fe88B6 composition, 158 Wkg-1 on the composition Pr8Fe86B6, and 114 Wkg-1 for Pr10Fe84B6 and Pr12Fe82B6 compositions.

Neste trabalho, pós magnéticos nanoestruturados de PrxFe94-xB6 (x = 6, 8, 10 e 12) foram preparados a partir da combinação do processo de hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação (HDDR) e moagem de alta energia entre uma liga em estado bruto de fusão (Pr14Fe80B6) e Fe-α em pó. As nanopartículas produzidas apresentaram propriedades magnéticas e microestruturais comparáveis aos estudos realizados em hipertermia. O tempo ideal para obtenção de nanopartículas magnéticas é de 5 horas (a 900 rpm). Foi constatado que quanto maior o tempo de moagem, maior o percentual de carbono nas partículas (0,05 - 3,43 % C). O carbono é proveniente do ácido oléico adicionado como surfactante na etapa de moagem. Os nanocompósitos obtidos exibiram forças coercivas entre 80 Oe (6,5 kAm-1) e 170 Oe (13,5 kAm-1), e momentos magnéticos variando entre 81 - 129 Am2kg-1. A partir da difração de raios X foram identificadas apenas duas fases em todas as amostras: Fe-α e a fase magnética Pr2Fe14B. Nanopartículas isoladas com diâmetro aproximado de 20nm foram analisadas. Todas as composições estudadas apresentaram aquecimento proveniente da exposição a um campo magnético alternado (f = 222 kHz e Hmax ~3,7 kAm-1) comparáveis aos reportados na literatura. As variações de temperaturas (ΔT) dos pós foram: 51 K referente à composição de Pr6Fe88B6, 41 K para Pr8Fe86B6, 38 K no composto com 10% at. Pr (Pr10Fe84B6) e 34 K em Pr12Fe82B6. As taxas de absorção específicas estimadas foram de 201 Wkg-1 para a composição Pr6Fe88B6, 158 Wkg-1 para a composição Pr8Fe86B6 e 114 Wkg-1 para as composições Pr10Fe84B6 e Pr12Fe82B6. / In this work, PrxFe94-xB6 (x = 6, 8, 10 and 12) nanostructured powders were prepared by a combination of hydrogenation, disproportionation, desorption and recombination (HDDR) process with high energy milling applied to the mixture of an as-cast alloy (Pr14Fe80B6) and α-Fe. The produced nanoparticles showed magnetic properties comparable to those reported in hyperthermia studies. The optimal time to obtain the magnetic nanoparticles is 5 hours (at 900 rpm). It was verified that longer milling times cause an increase in carbon percentage on the particles. The carbon is derived from oleic acid added as a surfactant in the milling step. The nanocomposites exhibit coercive force ranging from 80 Oe (6.5 kAm-1) to 170 Oe (13.5 kAm-1) and magnetic moments in the range of 81 129 Am2kg-1. From the x-ray diffraction analyses, only two phases were found in all samples: α-Fe and the magnetic phase Pr2Fe14B. Individual nanoparticles with diameter of about 20 nm were verified. The samples studied presented heating when exposed to an alternating magnetic field (f = 222 kHz e Hmax ~3.7 kAm-1) comparable to reported in literature. Temperature variations (ΔT) of the powders were: 51 K for Pr6Fe88B6, 41 K for Pr8Fe86B6, 38 K for Pr10Fe84B6 and T = 34 K for Pr12Fe82B6. The specific absorption rates (SARs) of the powders were 201 Wkg-1 for Pr6Fe88B6 composition, 158 Wkg-1 on the composition Pr8Fe86B6, and 114 Wkg-1 for Pr10Fe84B6 and Pr12Fe82B6 compositions.

Ímãs sinterizados foram produzidos utilizando o pó obtido pelo processo de Hidrogenação, Desproporção, Dessorção e Recombinação (Processo HDDR). O processo HDDR na produção de ímãs sinterizados foi adotado visando uma redução no tempo de moagem e investigar seu efeito nas propriedades magnéticas e na microestrutura. As ligas utilizadas nesse trabalho apresentaram a seguinte composição: Pr14FebalCoxB6Nb0,1 (x= 0; 4; 8; 10; 12; 16) e Pr20,5Fe72,5B5Cu2,0 (utilizada como aditivo de sinterização). O pó HDDR foi utilizado para produzir ímãs sinterizados com uma mistura dessas ligas (liga principal + aditivo), nas seguintes proporções: 80 % em peso da liga principal e 20% em peso do aditivo de sinterização (Pr20,5Fe72,5B5Cu2,0). O processo de decrepitação por hidrogênio (Processo HD) na produção de ímãs também foi utilizado nesse trabalho para efeito de comparação (tempos de moagem: 20, 15, 10 e 5 horas). A temperatura e o tempo de sinterização foram mantidos constantes para todos os ímãs (1050 º C por 60 minutos). O ímã sinterizado produzido pelo processo HD apresentou melhor remanência (1220 mT).Esse ímã foi fabricado com a liga Pr14Fe75,9B6Co4Nb0,1 utilizando um tempo de 20 horas de moagem. A melhor coercividade intrínseca foi obtida com a liga Pr14Fe75,9B6Co4Nb0,1 em ambos os processos, de 1020 mT para o processo D (5 horas de moagem) e de 1190 mT para o processo HD (20 horas de moagem). As microestruturas dos ímãs permanentes foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por dispersão de energia de raios-X (EDS). / Sintered magnets have been produced with powder obtained using the hydrogenation, disproportionation, desorption and recombination (HDDR) process. The HDDR process for the production of the sintered magnets has been adopted in an attempt to reduce the milling time and to investigate its effect on the magnetic properties and microstructure. Commercial cast ingot alloys based on the compositions Pr14Fe75.9CoxB6Nb0.1 (x = 0; 4; 8; 10; 12; 16) and Pr20.5Fe72.5B5Cu2.0 (sintering aid) have been employed in this investigation. The HDDR powder was used to produce sintered magnets with a mixture of these alloys (alloy main + sintering aid), in the following proportion: 80%wt of the main alloy and 20%wt of the sintering aid. Standard hydrogen decrepitation (HD) magnets have also been included in this work for a comparison (milling time: 20, 15, 10, 5 hours). The sintering temperature and time were kept constant for all magnets (1050ºC for 1 hour). The sintered magnet produced using the process HD exhibited the best remanence (1220 mT). It was prepared with the Pr14Fe67.9Co4B6Nb0.1 alloy using a milling time of 20 hours. The best intrinsic coercivity was achieved with the Pr14Fe67.9Co4B6Nb0.1 magnet in both processes, namely: 1020 mT for the HDDR process with 5 hours of milling time and 1190 mT for the HD process with 20 hours of milling time. The microstructures of the permanent magnets have been investigated by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis.

Ímãs sinterizados foram produzidos utilizando o pó obtido pelo processo de Hidrogenação, Desproporção, Dessorção e Recombinação (Processo HDDR). O processo HDDR na produção de ímãs sinterizados foi adotado visando uma redução no tempo de moagem e investigar seu efeito nas propriedades magnéticas e na microestrutura. As ligas utilizadas nesse trabalho apresentaram a seguinte composição: Pr14FebalCoxB6Nb0,1 (x= 0; 4; 8; 10; 12; 16) e Pr20,5Fe72,5B5Cu2,0 (utilizada como aditivo de sinterização). O pó HDDR foi utilizado para produzir ímãs sinterizados com uma mistura dessas ligas (liga principal + aditivo), nas seguintes proporções: 80 % em peso da liga principal e 20% em peso do aditivo de sinterização (Pr20,5Fe72,5B5Cu2,0). O processo de decrepitação por hidrogênio (Processo HD) na produção de ímãs também foi utilizado nesse trabalho para efeito de comparação (tempos de moagem: 20, 15, 10 e 5 horas). A temperatura e o tempo de sinterização foram mantidos constantes para todos os ímãs (1050 º C por 60 minutos). O ímã sinterizado produzido pelo processo HD apresentou melhor remanência (1220 mT).Esse ímã foi fabricado com a liga Pr14Fe75,9B6Co4Nb0,1 utilizando um tempo de 20 horas de moagem. A melhor coercividade intrínseca foi obtida com a liga Pr14Fe75,9B6Co4Nb0,1 em ambos os processos, de 1020 mT para o processo D (5 horas de moagem) e de 1190 mT para o processo HD (20 horas de moagem). As microestruturas dos ímãs permanentes foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por dispersão de energia de raios-X (EDS). / Sintered magnets have been produced with powder obtained using the hydrogenation, disproportionation, desorption and recombination (HDDR) process. The HDDR process for the production of the sintered magnets has been adopted in an attempt to reduce the milling time and to investigate its effect on the magnetic properties and microstructure. Commercial cast ingot alloys based on the compositions Pr14Fe75.9CoxB6Nb0.1 (x = 0; 4; 8; 10; 12; 16) and Pr20.5Fe72.5B5Cu2.0 (sintering aid) have been employed in this investigation. The HDDR powder was used to produce sintered magnets with a mixture of these alloys (alloy main + sintering aid), in the following proportion: 80%wt of the main alloy and 20%wt of the sintering aid. Standard hydrogen decrepitation (HD) magnets have also been included in this work for a comparison (milling time: 20, 15, 10, 5 hours). The sintering temperature and time were kept constant for all magnets (1050ºC for 1 hour). The sintered magnet produced using the process HD exhibited the best remanence (1220 mT). It was prepared with the Pr14Fe67.9Co4B6Nb0.1 alloy using a milling time of 20 hours. The best intrinsic coercivity was achieved with the Pr14Fe67.9Co4B6Nb0.1 magnet in both processes, namely: 1020 mT for the HDDR process with 5 hours of milling time and 1190 mT for the HD process with 20 hours of milling time. The microstructures of the permanent magnets have been investigated by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis.

Pós magnéticos foram produzidos utilizando o processo de hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação (HDDR). A primeira parte deste trabalho envolveu o estudo do efeito da adição de Co na liga Pr14FebalCoxB6Nb0.1 (x= 0, 4, 8, 10, 12, 16) variando a de temperatura de dessorção/ recombinação de 800° a 900°C, com o objetivo de otimização do tratamento HDDR. A liga Pr14Fe80B6 foi utilizada como padrão. As ligas foram tratadas termicamente a 1100°C por 20 horas para eliminação do Fe- exixtente na liga em estado bruto de fusão. A temperatura de dessorção/ recombinação afetou a microestrutura e as propriedades magnéticas dos ímãs moldados com polímeros. A liga com baixa adição de cobalto (4 at.%) exigiu a temperatura de reação mais alta (880°C) entre os demais ímãs. As temperaturas ótimas para as ligas com 8 at.% Co e 10 at.% Co foram 840°C e 820°C, respectivamente. Ligas com altas concentrações de cobalto (12 at.% and 16 at.%) foram processadas a 840°C. A temperatura de dessorção/ recombinação que apresentou alta anisotropia nas ligas Pr14Fe80B6 e Pr14Fe79,9B6Nb0,1 foi de 820°C. O ímã que apresentou melhor remanência (862mT) foi processado com a liga Pr14Fe67,9Co12B6Nb0,1. Cada liga apresentou uma temperatura de reação otimizada e exibiu uma microestrutura particular, de acordo com a composição. A segunda parte deste trabalho envolveu a caracterização, dos pós HDDR de Pr14Fe80B6, que foram analisadas por difração de raios X com fonte síncrotron para a identificação e quantificação de fases cristalinas, e ainda para a determinação do tamanho médio de cristalitos da fase principal. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi utilizada para revelar a morfologia dos pós HDDR. / Fine magnetic powders were produced using the hydrogenation disproportionation desorption and recombination (HDDR) process. The first stage in this work involved an investigation of the effect of the Co content and range of desorption/ recombination temperatures between 800 and 900°C with the purpose of optimizing the HDDR treatment for Pr14Fe80B6 and Pr14FebalCoxB6Nb0,1 (x= 0, 4, 8, 10, 12, 16) alloys. The cast alloys were annealed at 1100°C for 20 hours for homogenization. The processing temperature (desorption/ recombination) affected the microstructure and magnetic properties of the bonded magnets. The alloy with low cobalt content (4 at.%) required the highest reaction temperature (880°C) to yield anisotropic bonded magnets. The optimum temperature for alloys with 8 at.% Co and 10 at.% Co were 840°C and 820°C, respectively. Alloys with high cobalt content (12 at.% and 16 at.%) were processed at 840°C. The optimum desorption temperature for achieving high anisotropy for Pr14Fe80B6 and Pr14Fe79,9B6Nb0,1 was 820°C. The best remanence (862mT) was achieved with the Pr14Fe67,9B6Co12Nb0,1 magnet, processed at 840°C. Each alloy required an optimum reaction temperature and exhibited a particular microstructure according to the composition. The second stage of the work involved the characterization, for each temperature, of the Pr14Fe80B6 HDDR powder processed using X-ray diffraction analysis. The samples of the HDDR material were studied by synchrotron radiation powder diffraction using the Rietveld method for cell refinement, phase quantification and crystallite sizes determination. Scanning electron microscopy (SEM) has also been employed to reveal the morphology of the HDDR powder.

Nanokristalline Permanentmagnete zeigen ungewöhnliche magnetische Eigenschaften aufgrund von Oberflächen- und Grenzflächeneffekten, die verschieden von denen massiver oder mikrokristalliner Materialien sind. Diese Arbeit zeigt Ergebnisse einer systematischen Untersuchung der Beziehung zwischen Mikrostruktur und magnetischen Eigenschaften von isotropen nanokristallinen (Nd,Pr)(Fe,Co)B-Permanentmagneten. Hochkoerzitive Magnete vom Typ (Nd,Pr)FeB wurden durch hochenergetisches Mahlen in der Kugelmühle oder Rascherstarrung hergestellt. Der Einfluss geringer Mengen von Zusätzen wie Dy und Zr und die Substitution von Nd durch Pr auf die magnetischen Eigenschaften wird dargestellt. Weiterhin wurde eine Einschätzung des Warmumformverhaltens dieser Materialien durchgeführt. Hochenergetisches Kugelmahlen einer Legierung mit der Anfangszusammensetzung Pr9Nd3Dy1Fe72Co8B6.9Zr0.1 führte, nach Glühbehandlung, zu fast einphasigem Magnetpulver mit einem maximalen Energieprodukt von (BH)max~140 kJm-3. Das hochenergetische Kugelmahlen wurde zu einer sehr vielseitigen Technik zur Herstellung hochleistungsfähiger Nanokompositmagnete weiterentwickelt. Das Zulegieren unterschiedlicher Anteile von weichmagnetischem alpha-Fe ist damit sehr effektiv möglich. Der Zusatz von 25 Gew.-% alpha-Fe führt zu einem hohen (BH)max=178kJm-3. Dies wird auf eine sehr effektive Austauschkopplung zwischen den hart- und weichmagnetischen Phasen zurückgeführt. Die Natur der intergranularen Wechselwirkungen kann durch die Wohlfarth´sche Remanenzanalyse (?deltaJ-plot¡§) beschrieben werden. Im speziellen wurden deltaJ-Diagramme für verschiedene (i) alpha-Fe Gehalte, (ii) Korngrößen und (iii) Austauschlängen erstellt. Es konnte gezeigt werden, dass in den Nanokompositmagneten auf Pr-Basis keine Spinumorientierung auftritt. Abschließend zeigt die Arbeit die Möglichkeit der Nutzung einer mechanisch aktivierten Gas-Festkörper-Reaktion auf, mit der eine sehr feinkörnige Mikrostruktur erhalten wird. Die Untersuchungen wurden mit stöchiometrischen Nd2(Fe1-xCox)14B-Legierungen begonnen (x=0-1). Die Verbindungen wurden unter höheren Wasserstoffdrücken und Temperaturen gemahlen, wodurch sie zu NdH2+delta und krz-(Fe,Co) (x=0-0.75) oder kfz-Co (x=1) entmischt wurden. Die Korngrößen des rekombinierten Nd2(Co,Fe)14B-Materials liegen im Bereich von 40-50 nm. / Nanocrystalline permanent magnets present unusual magnetic properties because of surface/interface effects different from those of bulk or microcrystalline materials. This work presents results of a systematic investigation of the relationship between microstructure and magnetic properties in isotropic nanocrystalline (Nd,Pr)(Fe,Co)B permanent magnets. Highly coercive (Nd,Pr)FeB-type magnets have been produced using high energy ball milling and melt-spinning. The influence of small amounts of additives, Dy and Zr, and the substitution of Nd by Pr on the microstructural and magnetic properties are shown. An assessment of the hot deformation behaviour has been carried out. Intensive milling of an alloy with starting composition Pr9Nd3Dy1Fe72Co8B6.9Zr0.1 yields, after annealing treatment, nearly single-phase magnet powders with a maximum energy product (BH)max?î140kJm-3. Co has a beneficial effect on the intrinsic magnetic properties but also on the microstructure, with a mean grain size of 20nm. Intensive milling is used to produce high-performance nanocomposite magnets by blending this latter alloy with different fractions of soft magnetic alfa-Fe. Addition of 25wt.% alfa-Fe leads to a high (BH)max=178 kJm-3 due to an effective exchange-coupling between the hard and the soft magnetic phases. The intergrain interactions between the crystallites of the nanocomposite structure are analysed. Demagnetisation recoil loops of the nanocomposite magnets show relatively open minor loops due to the exchange-spring mechanism. Information about the intergrain interactions during demagnetisation are obtained by plotting the deviation of the demagnetising remanence from the Wohlfarth-model (¡§deltaJ-plot¡¨). Exchange-coupling phenomena are studied by analysing the evolution of the corresponding deltaJ values when varying (i) the alfa-Fe content, (ii) the annealing temperature, i.e. the grain size and (iii) the measurement temperature. Low temperature measurements do not reveal any sign of spin reorientation for these Pr-based nanocomposite magnets. The work concludes showing the possibility of using a mechanically activated gas-solid reaction to obtain an effective grain refined microstructure starting from stoichiometric Nd2(Fe1-xCox)14B alloys (x=0-1). These compounds were milled under enhanced hydrogen pressure and temperature leading to their disproportionation into NdH2+delta and bcc-(Fe,Co) (x=0-0.75) or fcc-Co (x=1). Grain sizes of recombined Nd2(Fe,Co)14B materials were found to be 40-50nm.

Pós magnéticos foram produzidos utilizando o processo de hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação (HDDR). A primeira parte deste trabalho envolveu o estudo do efeito da adição de Co na liga Pr14FebalCoxB6Nb0.1 (x= 0, 4, 8, 10, 12, 16) variando a de temperatura de dessorção/ recombinação de 800° a 900°C, com o objetivo de otimização do tratamento HDDR. A liga Pr14Fe80B6 foi utilizada como padrão. As ligas foram tratadas termicamente a 1100°C por 20 horas para eliminação do Fe- exixtente na liga em estado bruto de fusão. A temperatura de dessorção/ recombinação afetou a microestrutura e as propriedades magnéticas dos ímãs moldados com polímeros. A liga com baixa adição de cobalto (4 at.%) exigiu a temperatura de reação mais alta (880°C) entre os demais ímãs. As temperaturas ótimas para as ligas com 8 at.% Co e 10 at.% Co foram 840°C e 820°C, respectivamente. Ligas com altas concentrações de cobalto (12 at.% and 16 at.%) foram processadas a 840°C. A temperatura de dessorção/ recombinação que apresentou alta anisotropia nas ligas Pr14Fe80B6 e Pr14Fe79,9B6Nb0,1 foi de 820°C. O ímã que apresentou melhor remanência (862mT) foi processado com a liga Pr14Fe67,9Co12B6Nb0,1. Cada liga apresentou uma temperatura de reação otimizada e exibiu uma microestrutura particular, de acordo com a composição. A segunda parte deste trabalho envolveu a caracterização, dos pós HDDR de Pr14Fe80B6, que foram analisadas por difração de raios X com fonte síncrotron para a identificação e quantificação de fases cristalinas, e ainda para a determinação do tamanho médio de cristalitos da fase principal. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi utilizada para revelar a morfologia dos pós HDDR. / Fine magnetic powders were produced using the hydrogenation disproportionation desorption and recombination (HDDR) process. The first stage in this work involved an investigation of the effect of the Co content and range of desorption/ recombination temperatures between 800 and 900°C with the purpose of optimizing the HDDR treatment for Pr14Fe80B6 and Pr14FebalCoxB6Nb0,1 (x= 0, 4, 8, 10, 12, 16) alloys. The cast alloys were annealed at 1100°C for 20 hours for homogenization. The processing temperature (desorption/ recombination) affected the microstructure and magnetic properties of the bonded magnets. The alloy with low cobalt content (4 at.%) required the highest reaction temperature (880°C) to yield anisotropic bonded magnets. The optimum temperature for alloys with 8 at.% Co and 10 at.% Co were 840°C and 820°C, respectively. Alloys with high cobalt content (12 at.% and 16 at.%) were processed at 840°C. The optimum desorption temperature for achieving high anisotropy for Pr14Fe80B6 and Pr14Fe79,9B6Nb0,1 was 820°C. The best remanence (862mT) was achieved with the Pr14Fe67,9B6Co12Nb0,1 magnet, processed at 840°C. Each alloy required an optimum reaction temperature and exhibited a particular microstructure according to the composition. The second stage of the work involved the characterization, for each temperature, of the Pr14Fe80B6 HDDR powder processed using X-ray diffraction analysis. The samples of the HDDR material were studied by synchrotron radiation powder diffraction using the Rietveld method for cell refinement, phase quantification and crystallite sizes determination. Scanning electron microscopy (SEM) has also been employed to reveal the morphology of the HDDR powder.

Nanokristalline Permanentmagnete zeigen ungewöhnliche magnetische Eigenschaften aufgrund von Oberflächen- und Grenzflächeneffekten, die verschieden von denen massiver oder mikrokristalliner Materialien sind. Diese Arbeit zeigt Ergebnisse einer systematischen Untersuchung der Beziehung zwischen Mikrostruktur und magnetischen Eigenschaften von isotropen nanokristallinen (Nd,Pr)(Fe,Co)B-Permanentmagneten. Hochkoerzitive Magnete vom Typ (Nd,Pr)FeB wurden durch hochenergetisches Mahlen in der Kugelmühle oder Rascherstarrung hergestellt. Der Einfluss geringer Mengen von Zusätzen wie Dy und Zr und die Substitution von Nd durch Pr auf die magnetischen Eigenschaften wird dargestellt. Weiterhin wurde eine Einschätzung des Warmumformverhaltens dieser Materialien durchgeführt. Hochenergetisches Kugelmahlen einer Legierung mit der Anfangszusammensetzung Pr9Nd3Dy1Fe72Co8B6.9Zr0.1 führte, nach Glühbehandlung, zu fast einphasigem Magnetpulver mit einem maximalen Energieprodukt von (BH)max~140 kJm-3. Das hochenergetische Kugelmahlen wurde zu einer sehr vielseitigen Technik zur Herstellung hochleistungsfähiger Nanokompositmagnete weiterentwickelt. Das Zulegieren unterschiedlicher Anteile von weichmagnetischem alpha-Fe ist damit sehr effektiv möglich. Der Zusatz von 25 Gew.-% alpha-Fe führt zu einem hohen (BH)max=178kJm-3. Dies wird auf eine sehr effektive Austauschkopplung zwischen den hart- und weichmagnetischen Phasen zurückgeführt. Die Natur der intergranularen Wechselwirkungen kann durch die Wohlfarth´sche Remanenzanalyse (?deltaJ-plot¡§) beschrieben werden. Im speziellen wurden deltaJ-Diagramme für verschiedene (i) alpha-Fe Gehalte, (ii) Korngrößen und (iii) Austauschlängen erstellt. Es konnte gezeigt werden, dass in den Nanokompositmagneten auf Pr-Basis keine Spinumorientierung auftritt. Abschließend zeigt die Arbeit die Möglichkeit der Nutzung einer mechanisch aktivierten Gas-Festkörper-Reaktion auf, mit der eine sehr feinkörnige Mikrostruktur erhalten wird. Die Untersuchungen wurden mit stöchiometrischen Nd2(Fe1-xCox)14B-Legierungen begonnen (x=0-1). Die Verbindungen wurden unter höheren Wasserstoffdrücken und Temperaturen gemahlen, wodurch sie zu NdH2+delta und krz-(Fe,Co) (x=0-0.75) oder kfz-Co (x=1) entmischt wurden. Die Korngrößen des rekombinierten Nd2(Co,Fe)14B-Materials liegen im Bereich von 40-50 nm. / Nanocrystalline permanent magnets present unusual magnetic properties because of surface/interface effects different from those of bulk or microcrystalline materials. This work presents results of a systematic investigation of the relationship between microstructure and magnetic properties in isotropic nanocrystalline (Nd,Pr)(Fe,Co)B permanent magnets. Highly coercive (Nd,Pr)FeB-type magnets have been produced using high energy ball milling and melt-spinning. The influence of small amounts of additives, Dy and Zr, and the substitution of Nd by Pr on the microstructural and magnetic properties are shown. An assessment of the hot deformation behaviour has been carried out. Intensive milling of an alloy with starting composition Pr9Nd3Dy1Fe72Co8B6.9Zr0.1 yields, after annealing treatment, nearly single-phase magnet powders with a maximum energy product (BH)max?î140kJm-3. Co has a beneficial effect on the intrinsic magnetic properties but also on the microstructure, with a mean grain size of 20nm. Intensive milling is used to produce high-performance nanocomposite magnets by blending this latter alloy with different fractions of soft magnetic alfa-Fe. Addition of 25wt.% alfa-Fe leads to a high (BH)max=178 kJm-3 due to an effective exchange-coupling between the hard and the soft magnetic phases. The intergrain interactions between the crystallites of the nanocomposite structure are analysed. Demagnetisation recoil loops of the nanocomposite magnets show relatively open minor loops due to the exchange-spring mechanism. Information about the intergrain interactions during demagnetisation are obtained by plotting the deviation of the demagnetising remanence from the Wohlfarth-model (¡§deltaJ-plot¡¨). Exchange-coupling phenomena are studied by analysing the evolution of the corresponding deltaJ values when varying (i) the alfa-Fe content, (ii) the annealing temperature, i.e. the grain size and (iii) the measurement temperature. Low temperature measurements do not reveal any sign of spin reorientation for these Pr-based nanocomposite magnets. The work concludes showing the possibility of using a mechanically activated gas-solid reaction to obtain an effective grain refined microstructure starting from stoichiometric Nd2(Fe1-xCox)14B alloys (x=0-1). These compounds were milled under enhanced hydrogen pressure and temperature leading to their disproportionation into NdH2+delta and bcc-(Fe,Co) (x=0-0.75) or fcc-Co (x=1). Grain sizes of recombined Nd2(Fe,Co)14B materials were found to be 40-50nm.

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