Ce travail est une contribution à l’étude du rôle des plaques bipolaires sur le fonctionnement des piles à combustible à membrane, en particulier l’effet du design de ces plaques en tant que distributeur de gaz réactifs, et la recherche de matériaux métalliques pouvant remplacer les matériaux carbonés conventionnels. Les performances des piles à combustible sont entre autres limitées par certains problèmes liés à la thermohydraulique : l'assèchement des membranes et l'engorgement en eau des canaux de distribution des gaz. Ces performances sont limitées aussi par le type des membranes, et des plaques bipolaires utilisées. Ces travaux de thèse traitent essentiellement une comparaison entre des membranes ainsi que des plaques bipolaires. Nous avons également étudié les problèmes liés à l’humidité, en particulier l’'engorgement en eau dans les canaux d'une pile à combustible par des essais de visualisation : l’évacuation de l’eau liquide dépend très fortement de la gravure des plaquesDe plus, nous avons recherché des matériaux métalliques candidats à la réalisation de plaques bipolaires pour remplacer le graphite, encombrant et couteux. Deux matériaux ont été étudiés : l’acier inox 316L et l’alliage nickel-tungstène déposé sur une plaque de cuivre. L’inox 316 L, utilisé comme matériau pour les plaques bipolaires, montre une bonne résistance aux conditions agressives régnant au sein de la pile à combustible à membrane, comme l’ont montré des essais réalisés pendant près de 1000 heures / This work is a contribution to the study of the role of bipolar plates on the operation of fuel cell membrane, in particular the effect of the design of these plates as a distributor of reactive gases, and the search for metallic materials that can replace conventional carbon materials .The performance of fuel cells are limited by , among other problems related to thermal hydraulics : dewatering membranes and waterlogging distribution channels gas . This performance is also limited by the type of membrane and bipolar plates used . This thesis deal primarily a comparison between membranes and bipolar plates . We also investigated problems related to moisture , especially the '' water flooding in the channels of a fuel cell by visualization tests : the evacuation of liquid water is highly dependent on the etching platesIn addition, we have searched for metallic materials candidates embodiment to replace the bipolar plates of graphite, cumbersome and costly . Two materials have been studied : 316L stainless steel and the nickel - tungsten deposited on a copper plate . The 316 L stainless steel , used as material for bipolar plates , shows good resistance to aggressive conditions within the fuel cell membrane, as shown by tests carried out over nearly 1000 hours

Materiais com gradiente funcional (MGF), a base de aço inoxidável e cerâmica têm despertado interesse em diversas áreas tecnológicas: estrutural, térmica, elétrica, biomédica e militar, e têm inspirado pesquisadores a combinar propriedades e características que não estão presentes em peças convencionais. Têm sido também considerados como uma alternativa na preparação de partes de motores de alta eficiência, ferramentas de corte e revestimentos estruturais para reatores químicos. A incorporação de metal e cerâmica em uma estrutura graduada permite a integração de muitas propriedades desejáveis que combinam ambas vantagens do metal e a cerâmica. Os componentes cerâmicos são capazes de suportar altas temperaturas e possuem alta resistência à corrosão, enquanto os componentes metálicos apresentam uma alta resistência à tração e alta ductilidade, e portanto são menos susceptíveis a fratura catastrófica. Neste trabalho, compósitos com níveis variáveis de aço inoxidável 316L e zircônia estabilizada com ítria, obtidos pelo processo de moagem de alta energia, foram preparados e caracterizados para determinar o comportamento térmico de cada composição, com o objetivo de planejar a sinterização dos MGFs com gradação de composição química. Difração de raios-x (DRX), análises de dilatometria e calorimetria exploratória diferencial (DSC) foram realizadas para os materiais compósitos com proporções diferentes de aço inoxidável e de zircônia, com o objetivo de analisar a influência da composição, como da taxa de aquecimento no comportamento dos compósitos selecionados durante a sinterização. Além disso, foram construídos por metalurgia do pó e caracterizados três peças de MGF. As peças de MGFs foram caracterizadas no microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura (MEV). Microanálise química foi feito pela técnica de espectroscopia de energia dispersiva (EDS) para o MGF1 e EDS - Line scan analysis das peças MGF2 e MGF3. Finalmente, as fases presentes nas peças foram medidas pela técnica de penetração Vickers. Os resultados dos ensaios dilatométricos para compósitos com teores de zircônia superiores a 50% e com taxas de aquecimento de 5ºC/min e 10ºC/min até 1200ºC, apresentaram uma contração linear maior em torno a 900ºC, e para composições com taxa de aquecimento de 15ºC/min em torno a 1000ºC, indicando que o processo de densificação se inicio a temperaturas inferiores que as outras composições observadas nas curvas dilatométricas para essas mesmas taxas de aquecimento. Os DSC dos compósitos apresentaram uma mudança correspondente à precipitação dos carbetos de cromo próprios do aço inox austenítico. A adição de zircônia ao aço inoxidável inibiu a precipitação dos carbetos, indicado pelo aparecimento de um pico nas amostras composta somente pelo aço inoxidável. / Functionally graded materials (FGM) based on stainless steel and ceramics has aroused interest in many technological areas: structural, thermal, electrical, biomedical and military, and has inspired researchers to combine properties and features which are not present in conventional samples, and is considered to be an alternative in the preparation of high efficient motors parts, cutting tools and structural coatings for chemical reactors. The incorporation of metal and ceramic in a graduated structure allows the integration of many desirable properties that combine advantages of metallic and ceramic materials. Ceramic components are capable of withstanding high temperatures and have high corrosion resistance, while the metallic components provide a higher mechanical resistance, in particular ultimate tensile strength and ductility, and therefore less susceptible to catastrophic fracture. In this work, composites with variable levels of 316L Stainless Steel and Yttria Stabilized Zirconia, obtained by high-energy milling process, were prepared and characterized, in order to determine the thermal behavior of each composition, with the aim of planning the sintering of a FGM with gradation of chemical composition. X-rays diffractometry (XRD), dilatometric analyses and differential scanning calorimetry (DSC) were performed for composites materials with distinct proportions of Stainless Steel and Zirconia, with the objective of analyzing the influence of the composition, as the heating rate the behavior of Stainless Steel/Zirconia layers during sintering. Additionally, were built by powder metallurgy and characterized three samples of FGM. The samples of MGFs were characterized in the optical microscope and scanning electron microscope (SEM). Chemical microanalysis was done by the technique of energy dispersive spectroscopy (EDS) of FGM1 and EDS-Line Scan Analysis of samples and FGM2 and FGM3. Finally, the phases present in the samples were measured by Vickers penetration technique. The results of dilatometric tests for composites with levels higher than zirconia to 50% and heating rates of 5°C/min and 10ºC/min up to 1200°C showed a greater linear shrinkage around 900ºC, and compositions at a heating rate of 15°C/min to about 1000°C, indicating that the densification process is starting at temperatures below that observed in other compositions dilatometric curves for these same heating rates. The DSC of the composites showed a change corresponding to the chrome carbides precipitation own austenitic stainless steel. The zirconia addition to stainless steel inhibited the carbides precipitation, indicated by the appearance of a peak in the samples composed only of stainless steel.

Materiais com gradiente funcional (MGF), a base de aço inoxidável e cerâmica têm despertado interesse em diversas áreas tecnológicas: estrutural, térmica, elétrica, biomédica e militar, e têm inspirado pesquisadores a combinar propriedades e características que não estão presentes em peças convencionais. Têm sido também considerados como uma alternativa na preparação de partes de motores de alta eficiência, ferramentas de corte e revestimentos estruturais para reatores químicos. A incorporação de metal e cerâmica em uma estrutura graduada permite a integração de muitas propriedades desejáveis que combinam ambas vantagens do metal e a cerâmica. Os componentes cerâmicos são capazes de suportar altas temperaturas e possuem alta resistência à corrosão, enquanto os componentes metálicos apresentam uma alta resistência à tração e alta ductilidade, e portanto são menos susceptíveis a fratura catastrófica. Neste trabalho, compósitos com níveis variáveis de aço inoxidável 316L e zircônia estabilizada com ítria, obtidos pelo processo de moagem de alta energia, foram preparados e caracterizados para determinar o comportamento térmico de cada composição, com o objetivo de planejar a sinterização dos MGFs com gradação de composição química. Difração de raios-x (DRX), análises de dilatometria e calorimetria exploratória diferencial (DSC) foram realizadas para os materiais compósitos com proporções diferentes de aço inoxidável e de zircônia, com o objetivo de analisar a influência da composição, como da taxa de aquecimento no comportamento dos compósitos selecionados durante a sinterização. Além disso, foram construídos por metalurgia do pó e caracterizados três peças de MGF. As peças de MGFs foram caracterizadas no microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura (MEV). Microanálise química foi feito pela técnica de espectroscopia de energia dispersiva (EDS) para o MGF1 e EDS - Line scan analysis das peças MGF2 e MGF3. Finalmente, as fases presentes nas peças foram medidas pela técnica de penetração Vickers. Os resultados dos ensaios dilatométricos para compósitos com teores de zircônia superiores a 50% e com taxas de aquecimento de 5ºC/min e 10ºC/min até 1200ºC, apresentaram uma contração linear maior em torno a 900ºC, e para composições com taxa de aquecimento de 15ºC/min em torno a 1000ºC, indicando que o processo de densificação se inicio a temperaturas inferiores que as outras composições observadas nas curvas dilatométricas para essas mesmas taxas de aquecimento. Os DSC dos compósitos apresentaram uma mudança correspondente à precipitação dos carbetos de cromo próprios do aço inox austenítico. A adição de zircônia ao aço inoxidável inibiu a precipitação dos carbetos, indicado pelo aparecimento de um pico nas amostras composta somente pelo aço inoxidável. / Functionally graded materials (FGM) based on stainless steel and ceramics has aroused interest in many technological areas: structural, thermal, electrical, biomedical and military, and has inspired researchers to combine properties and features which are not present in conventional samples, and is considered to be an alternative in the preparation of high efficient motors parts, cutting tools and structural coatings for chemical reactors. The incorporation of metal and ceramic in a graduated structure allows the integration of many desirable properties that combine advantages of metallic and ceramic materials. Ceramic components are capable of withstanding high temperatures and have high corrosion resistance, while the metallic components provide a higher mechanical resistance, in particular ultimate tensile strength and ductility, and therefore less susceptible to catastrophic fracture. In this work, composites with variable levels of 316L Stainless Steel and Yttria Stabilized Zirconia, obtained by high-energy milling process, were prepared and characterized, in order to determine the thermal behavior of each composition, with the aim of planning the sintering of a FGM with gradation of chemical composition. X-rays diffractometry (XRD), dilatometric analyses and differential scanning calorimetry (DSC) were performed for composites materials with distinct proportions of Stainless Steel and Zirconia, with the objective of analyzing the influence of the composition, as the heating rate the behavior of Stainless Steel/Zirconia layers during sintering. Additionally, were built by powder metallurgy and characterized three samples of FGM. The samples of MGFs were characterized in the optical microscope and scanning electron microscope (SEM). Chemical microanalysis was done by the technique of energy dispersive spectroscopy (EDS) of FGM1 and EDS-Line Scan Analysis of samples and FGM2 and FGM3. Finally, the phases present in the samples were measured by Vickers penetration technique. The results of dilatometric tests for composites with levels higher than zirconia to 50% and heating rates of 5°C/min and 10ºC/min up to 1200°C showed a greater linear shrinkage around 900ºC, and compositions at a heating rate of 15°C/min to about 1000°C, indicating that the densification process is starting at temperatures below that observed in other compositions dilatometric curves for these same heating rates. The DSC of the composites showed a change corresponding to the chrome carbides precipitation own austenitic stainless steel. The zirconia addition to stainless steel inhibited the carbides precipitation, indicated by the appearance of a peak in the samples composed only of stainless steel.

A fase alfa linha provoca uma diminuição brusca da resistência à corrosão e perda das propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis dúplex. Neste trabalho realizaram-se ensaios mecânicos e eletroquímicos no aço inoxidável dúplex UR 52N+ envelhecido a 475ºC por vários tempos para avaliar a sensibilidade dos ensaios à presença de alfa linha. Os ensaios de dureza mostraram aumento gradual nos valores da mesma, já os ensaios de impacto revelaram que com 12h de envelhecimento o material já perde cerca de 80% da energia absorvida inicialmente pela amostra solubilizada. No entanto, os ensaios de polarização cíclica mostraram que mudanças significativas só são percebidas para tempos de envelhecimento superiores a 96h. / Alpha prime phase leads to decreased corrosion resistance and mechanical properties losses of duplex stainless steels. In this work mechanical and electrochemical tests were performed in duplex stainless steel UR 52N+ aged at 475ºC for various periods in order to determine the sensibility of these tests to alpha prime presence. Hardness tests showed a gradual increase in its values; on the other hand, impact tests revealed that the material aged for 12h losses about 80% of energy absorption capacity of the solution annealed sample. Notwithstanding cyclic polarization tests showed that significant changes are only noted for aging times greater than 96h.

A fase alfa linha provoca uma diminuição brusca da resistência à corrosão e perda das propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis dúplex. Neste trabalho realizaram-se ensaios mecânicos e eletroquímicos no aço inoxidável dúplex UR 52N+ envelhecido a 475ºC por vários tempos para avaliar a sensibilidade dos ensaios à presença de alfa linha. Os ensaios de dureza mostraram aumento gradual nos valores da mesma, já os ensaios de impacto revelaram que com 12h de envelhecimento o material já perde cerca de 80% da energia absorvida inicialmente pela amostra solubilizada. No entanto, os ensaios de polarização cíclica mostraram que mudanças significativas só são percebidas para tempos de envelhecimento superiores a 96h. / Alpha prime phase leads to decreased corrosion resistance and mechanical properties losses of duplex stainless steels. In this work mechanical and electrochemical tests were performed in duplex stainless steel UR 52N+ aged at 475ºC for various periods in order to determine the sensibility of these tests to alpha prime presence. Hardness tests showed a gradual increase in its values; on the other hand, impact tests revealed that the material aged for 12h losses about 80% of energy absorption capacity of the solution annealed sample. Notwithstanding cyclic polarization tests showed that significant changes are only noted for aging times greater than 96h.

Com a preocupação voltada para a qualidade dos alimentos de consumo humano, a presente pesquisa tem a finalidade de avaliar a transferência dos metais alumínio (Al), cromo (Cr), ferro (Fe) e níquel (Ni) durante o cozimento dos alimentos arroz e feijão em recipientes de alumínio e aço inoxidável. Inicialmente foram preparadas águas padrões, sob diferentes condições de pH e salinidade, com a água proveniente do sistema de distribuição do município de Ribeirão Preto. Estas combinações tiveram o intuito de verificar qual a condição em que ocorreria uma maior transferência de metais, em especial o alumínio. As águas padrões foram levadas à fervura por um tempo determinado, em recipientes de alumínio, e várias alíquotas de amostras foram recolhidas no decorrer do aquecimento. Posteriormente, foi realizada a quantificação dos metais nas amostras de água e constatou-se que com o aumento do pH e da salinidade, ocorre um aumento da transferência de alumínio e ferro, principalmente, do recipiente para a água. A partir daí foram preparadas apenas águas padrões de pH básico e salinidades altas para o cozimento dos alimentos. No decorrer do preparo dos alimentos também foram retiradas alíquotas de amostras, a fim de mostrar uma possível elevação da transferência de metais com a prolongação do tempo de cozimento. As amostras recolhidas sofreram digestão via úmida (ácidos nítrico e clorídrico) e, finalmente, foram analisadas empregando-se a técnica de Espectrometria de Emissão Óptica em Plasma de Argônio Indutivamente Acoplado (ICP OES) através do uso do equipamento ICP da marca PerkinElmer, modelo Optima 2000. Os resultados analíticos dos metais supracitados estão expressos em gráficos e tabelas, tanto em base úmida quanto em base seca. O equipamento pertence à empresa Ambiental 2000 Ltda., sendo que a calibração do ICP foi efetuada com água proveniente por um sistema de purificação através de membrana de osmose-reversa. No final da pesquisa também foi realizada uma experiência com água contaminada com alumínio para cocção de arroz e feijão em recipientes de teflon para verificação do comportamento de migração do íon alumínio. Existiu uma preocupação especial com a transferência do alumínio, em virtude de haver inúmeros artigos publicados considerando este metal como potencial etiológico para a doença de Mal de Alzheimer, pois, apesar dos esforços sensíveis da ciência em busca da cura para esta moléstia, o tratamento atual permite apenas suavizar seus efeitos. Os resultados obtidos nesta pesquisa serão subsídios para posteriores pesquisas na área médica comparando-se, por exemplo, doenças como o Mal de Alzheimer, Anemia, etc com a prática do uso de recipientes específicos para a cocção de alimentos / With the preocupation gone back to the quality of the foods of human consumption, the present research has the purpose of evaluating the transfer of the metals aluminum (Al), chrome (Cr), iron (Fe) and nickel (Ni) during the cooking of the foods rice and bean in containers of aluminum and stainless steel. Initially they were prepared waters patterns, under different pH conditions and salinity, with the originating from water the system of distribution of the municipal district of Ribeirão Preto. These combinations had the intention of verifying which the condition in that it would happen a larger transfer of metals, especially the aluminum. The waters patterns were taken to the ebullition by a certain time, in containers of aluminum, and several brackets of samples were collected in elapsing of the heating. Later, the quantification of the metals was accomplished in the samples of water and it was verified that with the increase of the pH and of the salinity, it happens an increase of the transfer of aluminum and iron, mainly, of the container for the water. Since then they were prepared just waters standard of basic pH and high salinities for the cooking of the foods. In elapsing of the preparation of the foods brackets of samples were also removed, in order to show a possible elevation of the transfer of metals with the continuation of the time of cooking. The collected samples suffered digestion saw humid (acids nitric and hydrochloric) and, finally, they were analyzed being used the technique of Spectrometer of Optical Emission in Plasma of Argon Coupled Inductively (ICP OES) through the use of the equipment ICP of the mark PerkinElmer, model Optima 2000. The analytical results of the foregoing metals are expressed in graphs and tables, in humid base and in base it dries. The equipment belongs to the Ambiental 2000 company, and the calibration of ICP was made with coming water by a purification system through membrane of osmosis-reverse. In the end of the research an experience was also accomplished with polluted water with aluminum for cooking of rice and bean in teflon containers for verification of the behavior of migration of the aluminum ion. A special concern existed with the transfer of the aluminum, because of there being countless published goods considering this metal as etiological potential for the disease of Evil of Alzheimer, because, in spite of the sensitive efforts of the science in search of the cure for this disease, the current treatment just allows to soften their effects. The results obtained in this research will be subsidies for subsequent researches in the medical area being compared, for instance, diseases as the Evil of Alzheimer, Anemia, etc with the practice of the use of specific containers for the cooking of foods

Com a preocupação voltada para a qualidade dos alimentos de consumo humano, a presente pesquisa tem a finalidade de avaliar a transferência dos metais alumínio (Al), cromo (Cr), ferro (Fe) e níquel (Ni) durante o cozimento dos alimentos arroz e feijão em recipientes de alumínio e aço inoxidável. Inicialmente foram preparadas águas padrões, sob diferentes condições de pH e salinidade, com a água proveniente do sistema de distribuição do município de Ribeirão Preto. Estas combinações tiveram o intuito de verificar qual a condição em que ocorreria uma maior transferência de metais, em especial o alumínio. As águas padrões foram levadas à fervura por um tempo determinado, em recipientes de alumínio, e várias alíquotas de amostras foram recolhidas no decorrer do aquecimento. Posteriormente, foi realizada a quantificação dos metais nas amostras de água e constatou-se que com o aumento do pH e da salinidade, ocorre um aumento da transferência de alumínio e ferro, principalmente, do recipiente para a água. A partir daí foram preparadas apenas águas padrões de pH básico e salinidades altas para o cozimento dos alimentos. No decorrer do preparo dos alimentos também foram retiradas alíquotas de amostras, a fim de mostrar uma possível elevação da transferência de metais com a prolongação do tempo de cozimento. As amostras recolhidas sofreram digestão via úmida (ácidos nítrico e clorídrico) e, finalmente, foram analisadas empregando-se a técnica de Espectrometria de Emissão Óptica em Plasma de Argônio Indutivamente Acoplado (ICP OES) através do uso do equipamento ICP da marca PerkinElmer, modelo Optima 2000. Os resultados analíticos dos metais supracitados estão expressos em gráficos e tabelas, tanto em base úmida quanto em base seca. O equipamento pertence à empresa Ambiental 2000 Ltda., sendo que a calibração do ICP foi efetuada com água proveniente por um sistema de purificação através de membrana de osmose-reversa. No final da pesquisa também foi realizada uma experiência com água contaminada com alumínio para cocção de arroz e feijão em recipientes de teflon para verificação do comportamento de migração do íon alumínio. Existiu uma preocupação especial com a transferência do alumínio, em virtude de haver inúmeros artigos publicados considerando este metal como potencial etiológico para a doença de Mal de Alzheimer, pois, apesar dos esforços sensíveis da ciência em busca da cura para esta moléstia, o tratamento atual permite apenas suavizar seus efeitos. Os resultados obtidos nesta pesquisa serão subsídios para posteriores pesquisas na área médica comparando-se, por exemplo, doenças como o Mal de Alzheimer, Anemia, etc com a prática do uso de recipientes específicos para a cocção de alimentos / With the preocupation gone back to the quality of the foods of human consumption, the present research has the purpose of evaluating the transfer of the metals aluminum (Al), chrome (Cr), iron (Fe) and nickel (Ni) during the cooking of the foods rice and bean in containers of aluminum and stainless steel. Initially they were prepared waters patterns, under different pH conditions and salinity, with the originating from water the system of distribution of the municipal district of Ribeirão Preto. These combinations had the intention of verifying which the condition in that it would happen a larger transfer of metals, especially the aluminum. The waters patterns were taken to the ebullition by a certain time, in containers of aluminum, and several brackets of samples were collected in elapsing of the heating. Later, the quantification of the metals was accomplished in the samples of water and it was verified that with the increase of the pH and of the salinity, it happens an increase of the transfer of aluminum and iron, mainly, of the container for the water. Since then they were prepared just waters standard of basic pH and high salinities for the cooking of the foods. In elapsing of the preparation of the foods brackets of samples were also removed, in order to show a possible elevation of the transfer of metals with the continuation of the time of cooking. The collected samples suffered digestion saw humid (acids nitric and hydrochloric) and, finally, they were analyzed being used the technique of Spectrometer of Optical Emission in Plasma of Argon Coupled Inductively (ICP OES) through the use of the equipment ICP of the mark PerkinElmer, model Optima 2000. The analytical results of the foregoing metals are expressed in graphs and tables, in humid base and in base it dries. The equipment belongs to the Ambiental 2000 company, and the calibration of ICP was made with coming water by a purification system through membrane of osmosis-reverse. In the end of the research an experience was also accomplished with polluted water with aluminum for cooking of rice and bean in teflon containers for verification of the behavior of migration of the aluminum ion. A special concern existed with the transfer of the aluminum, because of there being countless published goods considering this metal as etiological potential for the disease of Evil of Alzheimer, because, in spite of the sensitive efforts of the science in search of the cure for this disease, the current treatment just allows to soften their effects. The results obtained in this research will be subsidies for subsequent researches in the medical area being compared, for instance, diseases as the Evil of Alzheimer, Anemia, etc with the practice of the use of specific containers for the cooking of foods

Le laitier EAF inox et le laitier AOD sont les deux principaux laitiers issus de l'élaboration des aciers inoxydables. Aujourd'hui ces laitiers ne sont valorisés qu'en construction routière. Cette utilisation ne permet pas d'assurer une valorisation complète et pérenne de ces laitiers dont une large part reste stockée. Compte tenu des propriétés physiques des laitiers EAF inox et AOD solidifié par stabilisation, leur utilisation comme granulats dans le béton peut être intéressante. L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité de cette voie de valorisation. Ces travaux sont réalisés en deux parties.Premièrement les propriétés physico-chimiques et mécaniques des granulats de laitiers EAF inox et AOD stabilisé sont déterminées. La composition minéralogique complète de ces granulats de laitiers issus de l'élaboration d'aciers inoxydables est aussi analysée afin de rechercher la présence éventuelle de minéraux instables et incompatibles à leur utilisation dans le béton. Compte tenue de la fluorescence sous rayons ultra-violet (UV) des laitiers, une nouvelle approche qui associe les UV et les analyses minéralogiques courantes (DRX, MEB, EDS) est développée dans cette étude. Cette étape de caractérisation des granulats des laitiers étudiés fait de ce mémoire de thèse le premier rapport sur la caractérisation physique, chimique et minéralogique des granulats de laitier AOD stabilisé. La deuxième étape de cette étude consiste à réaliser des bétons en substituant, dans des proportions variées, des granulats naturels silico-calcaires d'un béton de référence par des granulats de laitiers EAF inox et AOD stabilisé. Les propriétés physiques et mécaniques de ces bétons à matrice ordinaires et à hautes performances sont évaluées. Une étude de durabilité de ces bétons est aussi effectuée à travers le suivi des propriétés mécaniques des bétons sur 365 jours, l'analyse d'indicateurs de durabilité et la réalisation d'essais de gonflement. Enfin des observations MEB sont faites sont faites les échantillons de béton âgés de 365 jours pour observer et analyser le réseau de fissures à l'interface granulat – matrice cimentaire. Les résultats montrent des propriétés adaptées à une utilisation structurelle, avec une légère amélioration des caractéristiques mécaniques et des propriétés de durabilité acceptables pour les bétons de granulats de laitiers EAF inox et AOD stabilisé. / Electric Arc Furnace (EAF) slag and Argon Oxygen Decarburization (AOD) slag are the two principal slags resulted from stainless steel manufacture. Unlike blast furnace slag, a significant part of these steel slags is not valued and has to be treated as waste. Stainless steel slags are nowadays only used as aggregates in road construction and their future valorisation in concrete for building could be interesting. To our knowledge, that possibility has not yet been studied in the literature. The objective of this work is to study the possibility of using slags from stainless steel process as aggregates in concrete. Moreover, this is the first report on mineral composition and physical properties of stabilized AOD slags from stainless steel process.In this study, physicochemical and mechanical properties of EAF slag and stabilised AOD slag aggregates are firstly determined. Mineralogical composition of these stainless steel slag aggregates is also analysed to verify if they contain mineral phases likely to show expansion reactions. An original method using short and long UV lights was developed for studying the mineralogical composition of slag. Secondly, the natural aggregates of reference concretes are substituted, in different proportions, by stainless steel slag aggregates and several physical and mechanical properties are measured on concrete samples. The evolution of concrete mechanical properties has been followed over the time up to 365 days. Similarly, durability tests and swelling tests are made on concrete samples to assess the impact of EAF and AOD slag aggregates. SEM observations of crack network at the paste-aggregate interface and in concrete samples were carried out. The results show adequate structural properties, with a slight improvement of the mechanical properties for concretes made of stainless steel slag aggregates. The durability and expansion characteristics of these concretes are sufficient for construction use.

Este estudo apresenta uma abordagem para a determinação do campo de temperaturas e tensões residuais desenvolvidos durante a soldagem de uma solda do tipo ring-weld. Devido à complexidade da junta soldada e à velocidade de deposição, um modelo de elementos finitos sólido-tridimensional foi elaborado para a solução do campo de temperaturas e tensões residuais. As características não-lineares do fenômeno tais como a dependência das propriedades físicas e mecânicas com a temperatura e a deposição de material ao longo da soldagem foram consideradas neste estudo. Um ensaio com termopares foi realizado com a finalidade de comparação e validação do modelo térmico utilizado. Os resultados obtidos mostraram uma boa correlação entre o ensaio e o modelo numérico, permitindo uma maior confiabilidade para a execução do modelo mecânico subseqüente. Os resultados do modelo mecânico para a determinação das tensões residuais não foram comprovados por ensaio, porém os resultados se apresentaram qualitativamente satisfatórios. / This study presents an approach to determine the temperature field and residual stresses developed during the welding of a ring-weld. Due to the complexity of the welded joint and its deposition speed, a 3D solid finite element model was constructed for solving the temperature and residual stress fields. The non-linear characteristics of the phenomenon such as, the temperature dependence of the physical properties and the material deposition through the welding process were taken into account. A thermocouple test was performed in order to compare and validate the thermal model used. The results obtained have shown a good correlation between the test and numerical model results, allowing a greater reliability to the execution of the subsequent mechanical model. The results of the mechanical model used for determining the residual stresses were not verified by testing, but the results were qualitatively adequate.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-09-28Bitstream added on 2014-06-13T19:29:23Z : No. of bitstreams: 1 cavalcanti_af_me_arafcf.pdf: 751003 bytes, checksum: d9cf093500d58f0ba5e163a5bf7e2bef (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A contaminação da aguardente brasileira por íons de cobre já foi considerada um entrave à exportação da bebida e, mais recentemente, o seu possível envolvimento nas reações de formação do carbamato de etila, substância potencialmente carcinogênica têm sido constantemente citados como motivo para se substituir o cobre dos alambiques. Sabe-se porém, que o cobre, dado seu potencial catalisador, tem papel importante na qualidade sensorial das bebidas destiladas. As primeiras aguardentes obtidas em alambiques de aço inox, metal mais indicado para substituir o cobre dos alambiques, apresentaram um defeito sensorial devido à presença do dimetil sulfeto, cuja redução, no produto final, pode ser obtida pela introdução de dispositivos de cobre no interior dos capitéis de alambiques de aço inox. O processo de bidestilação também foi sugerido como alternativa para redução do teor de cobre contaminante e de outros compostos indesejáveis presentes na cachaça. Nesse sentido, foi objetivo do presente trabalho verificar a eficiência da utilização de outras formas de catalisadores, no caso a prata, e do processo de bidestilação na obtenção de um destilado com boa qualidade química e sensorial e sem apresentar a indesejável contaminação pelo cobre no destilado final. A prata é o metal nobre mais usado industrialmente e suas propriedades catalíticas indicam seu uso como um efetivo catalisador de reações de oxidação. A bidestilação é também uma prática normalmente adotada na produção de várias bebidas destiladas, como o uísque o conhaque e o rum e já tem mostrado efeitos positivos no caso da cachaça. Assim, amostras de cachaças produzidas a partir de vinhos comuns, porém, destiladas em quatro diferentes alambiques (de cobre, de aço inox, de aço inox contendo um dispositivo de cobre no interior do capitel, e de aço inox contendo um dispositivo de prata)... / The Brazilian sugar cane spirit contamination by copper has been considered an obstacle to export this beverage and more recently, its possible involvement in the ethyl carbamate formation, a potentially carcinogenic substance, has been consistently cited as a reason to replace the copper of pot stills. However, It is known that copper, due to its catalyst potential, plays an important role in the sensory quality of the distilled beverages. The stainless steel was indicated to substitute de copper and the first spirits produced in stainless steel equipments presented a sensory defect, after related to the presence of dimethyl sulphide. The reduction of this substance in the final product can be possible with the introduction of a copper device inside the head of stainless steel pot stills. The double distillation process has also been suggested as an alternative to reduce the level of copper contamination and other undesirable compounds present in “cachaça”. Accordingly, the aim of this study was to verify the efficiency of the use of other forms of catalysts like silver, and the use of the double distillation, in order to obtain a distillate with good chemical and sensory quality and without the undesirable copper contamination. The silver is the noble metal more used industrially and its catalytic properties suggest its use as an effective catalyst for oxidation reactions. The double distillation is also a common practice used in the production of several spirits such as whisky, brandy and rum, and it has shown positive effects in the case of “cachaça”. Thus, samples of “cachaça” produced from common wines, but distilled into four different pot stills (copper, stainless steel, stainless steel with the copper device, and stainless steel with a silver device), with same size and shape, using the process of simple (traditional) and the double distillation... (Complete abstract click electronic access below)