Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Daltro Garcia Pinatti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-27T02:17:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baldan_CarlosAlberto_D.pdf: 15371803 bytes, checksum: 54d985a2c73243a46d0c208894723234 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os magnetos supercondutores permitem a geração de alto campos magnéticos com reduzido volume de enrolamento, utilizando fios supercondutores de Nb3Sn e NbTi operando com densidade de corrente superior a 1 ,5x 1 08 Nm2 na temperatura de hélio líquido (4,2 K). Para manter estas propriedades supercondutoras, de resistência nula a passagem de corrente elétrica, os materiais devem suportar os esforços e deformações mecânicas durante o enrolamento, resfriamento e energização. Os dimensionamentos elétrico e mecânico foram detalhados para dois enrolamentos concêntricos, associados em série, para gerar uma indução magnética de 12T na região central. Todo o processo construtivo do magneto, inclusive o desenvolvimento de materiais e equipamentos para o enrolamento, tratamento térmico de difusão (Nb3Sn), resinamento com epóxi em vácuo seguido de pressurização são apresentados. Diversos circuitos de proteção, visando dissipar a energia magnética armazenada de 370kJ, foram simulados e testados a fim de proteger a fonte de alimentação e o magneto. Após os ensaios de desempenho, os resultados foram comparados com o dimensionamento realizado e com outros disponíveis na literatura. As etapas de projeto e construção de magnetos para geração de alta indução magnética foram desenvolvidas com sucesso / Abstract: Superconducting magnets based on metallic superconducting wires (NbTi and Nb3Sn) are used to generate high magnetic fields in a compact winding without Joule heating by applying current density above 1.5x 108 A/m2 at liquid helium temperature (4.2 K). In order to sustain high currents without heat dissipation structural and electrical materiaIs must withstand strong mechanical efforts which arises from winding, heat treatment, cooling down to operating temperature and electrical current charging processes. The electrical and mechanical ca1culations are done for two concentric windings connected in series aiming to generate 12 T magnetic induction in a cylindrical bore region. The construction steps inc1uding the materiaIs and equipment development needed for winding, Nb3Sn formation heat treatment, and vacuumlpressure impregnation of epoxy resin are presented along with protection circuit analysis, simulation, and testing. The experimental results are compared with the designed values as well as those available in the literature. It was developed successfully the design and construction scheme to build high magnetic field magnets / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Paulo Roberto Mei, Sergio Gama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T01:50:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_CleberSantiago_D.pdf: 15909089 bytes, checksum: 157f0df48d6e275304da865ae602fdd8 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O efeito da moagem sobre ligas com composições Fe74NdlOMMlOB6, Fe75Nd9MM9B7, Fe74Nd9MM9B5 e Fe77Nd7,5MM7,5B8 (% atômica) foi estudado através de metalografia ótica, análise termo magnética A/C (TMA), análises térmicas TG e DTA, difratometria de raios-x e análises de microssonda eletrônica EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), onde MM é uma liga de terras raras nacional, denominada mischmetal, rica em cério. Para a liga Fe74NdlOMMlOB6 no estado bruto de fusão, antes de ser submetida ao processo de moagem, a estrutura observada é constituída majoritariamente pelo composto Fe14(Nd,MM)2B e uma fase de Laves de composição Fe2(Nd,MM). Nas demais ligas, em vez da fase de Laves, foi observada a presença da fase paramagnética Fe4(Nd,MM)B4. Quando moídas por 30 minutos a 2.400 rpm foi observada a decomposição irreversível do composto Fel4Nd2B acompanhada da formação de uma nova fase ferromagnética, estável, com Tc em tomo de 500°C e um aumento considerável de ferro puro, em comparação com a liga triturada manualmente. O mesmo efeito foi observado para a liga de composição comercial Fe77Nd15B8, para a qual foram estudados tempos de moagem de 30, 70 e 80 minutos e velocidades de rotação de 1.600, 2.000 e 2.400 rpm, tendo sido verificada, para as amostras moídas a 70 e 80 minutos, a formação de mais uma fase estável, com Te de 215°C e de uma fase metaestável, que se forma acima de 800°C e se decompõe a 670°C. A quantidade dessas novas fases aumenta com a intensidade de moagem, enquanto que a magnetização de saturação diminui, em função do aumento de Fe-a livre na microestrutura dessa ligas. Para o estudo desse efeito na liga de composição comercial, foram usadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura EDS e WDS (Wavelenght Dispersive Spectroscopy), análise termo magnética A/C, medidas de magnetização de saturação a diferentes temperaturas, difratometria de raios-X, espectroscopia Mössbauer e análise térmica diferencial (DTA) / Abstract: Effect of ball milling on the microstructure of the Fe74Nd1OMMlOB6, Fe7SN9MM9B7, Fe74Nd9MM9B8 e Fe77Nd7,5MM7,5B8 (% at.) alloys has been studied by optical microscopy, thermomagnetic analysis (TMA), thermical analysis (DT A and TG), x-ray diffraction and microprobe analysis (EDS). As-cast, pre-milled Fe74NdlOMMlOB6 alloy presented a microstructure with the Fe14(Nd,MM)2B compound as matrix phase, Fe2(Nd, MM) and a RR rich phase. All the other alloys presented a microsctructure similar to the commercial alloy, with the phases Fe14(Nd,MM)2B, Fe4(Nd,MM)B4 and a RR rich phase. When these samples were submitted to 30 minutes of very high energy ball milling, the signal of the 14:2:1 phase disappeared and it was observed the formation of a microsctructure with a new ferromagnetic stable phase with Tc around 500°C together with an increase of alpha iron in comparison to premilled samples. The same effect of milling time on the structure of Fe77Nd1SB8 alloy has been also observed. We have milled samples during 30, 70 and 80 minutes in a high energy planetary ball mill at 1.600, 2.000 and 2.400 rpm. The TMA measurements indicated that the 14:2:1 compound disappeared and was replaced by others ordered phases, with Tc values of 215°C and 515°C. Surprisingly, we observed an increase of susceptibility occurring at 670°C during the cooling part ofthe susceptibility measurement cycle .This signal occurs only in the cooling part of the measurement, and it is seen in all measurement cycles. This susceptibility increase must be connected to a high temperature structural phase transition, occuring above 800°C. The EDS and the X-ray analysis revealed, besides pure iron, the existence of only one phase to the samples milled during 30 and 70 minutes and the coexistence of two phases with pure iron for the sample milled during 80 minutes. The study of those milling parameters on the commercial alloy has been studied by microprobe analysis (Energy Dispersive Spectroscopy and Wavelenght Dispersive Spectroscopy), thermomagnetic analysis (TMA), magnetization curves at different temperatures, X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy and differential thermal analysis (DT A) / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7808_1.pdf: 3436319 bytes, checksum: 92df402ab2afdc216030c3de9ff51c62 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Nesta dissertação de mestrado foram estudadas propriedades magnéticas e de transporte, em temperatura ambiente, de filmes e multicamadas metálicas de diferentes tipos, tais como: filmes simples, tricamadas acopladas, bicamadas ferromagnéticas/antiferromagnéticas e válvulas de spin. Os resultados experimentais foram interpretados de acordo com modelos fenomenológicos que levam em conta os termos mais relevantes da energia livre magnética do sistema. É feita uma revisão sucinta dos principais mecanismos que originam resistência elétrica em metais magnéticos, tais como resistência ôhmica, efeitos Hall, magnetoresistência anisotrópica (AMR), magnetoresistência gigante (GMR) e magneto-impedância gigante (GMI). São apresentadas, detalhadamente, as técnicas experimentais que foram desenvolvidas durante esta dissertação e que são utilizadas para obter as curvas de magnetoresistência. É feita uma comparação da sensibilidade entre as técnicas de magnetoresistência diferencial e DC. As propriedades de transporte de filmes finos de ferro monocristalino e de permalloy e cobalto policristalinos, depositados por sputtering, são caracterizadas. Nestes sistemas foi estudado o efeito da AMR e, especificamente no caso de ferro monocristalino, foram encontradas anomalias nas curvas de magnetoresistência que estariam associadas com a competição entre as energias Zeeman e de anisotropia magnética. A magnetoresistência também foi investigada na tricamada acoplada Fe(40Å)/Cr(31Å)/Fe(40Å), em função do ângulo no plano da amostra. Para esta espessura da camada de cromo, os acoplamentos bilinear e biquadrático, entre as camadas de ferro, são aproximadamente iguais. Isto introduz características nas curvas de magnetoresistência que só podem ser explicadas com a análise cuidadosa das posições de equilíbrio das magnetizações. Medidas de magnetoresistência em bicamadas acopladas por exchange bias e em válvulas de spin, também foram interpretadas levando-se em conta a energia livre magnética. As propriedades de transporte de válvulas de spin composta de Py(16Å)/Cu(t)/Py(16Å)/IrMn(500Å), para diferentes espessuras da camada de Cu, foram investigadas. O efeito da GMR foi investigado em função do ângulo no plano da amostra. O efeito da AMR também foi verificado nestas amostras. As curvar de magnetoresistência foram interpretadas de acordo com um modelo fenomenológico

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2015-11-05T09:00:05Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4918007 bytes, checksum: 44fdf29739d8b99977758e32809f4900 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-05T09:00:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4918007 bytes, checksum: 44fdf29739d8b99977758e32809f4900 (MD5) Previous issue date: 2014-03-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho estudamos duas diferentes geometrias para gelos de spin artificiais: a rede retangular e uma rede quadrada modificada. Na rede quadrada usual, o estado fundamental somente duplamente degenerado e, consequentemente, as excitações são monopolos magnéticos ligados por cordas energéticas (monopolos de Nambu). Entretanto, para conseguir e monopolos livres (similar aos monopolos de Dirac) é importante anular a tensão na corda. Isso pode ser obtido por planejar sistemas anisotrópicos com um grande número de estados fundamentais degenerados. Nós mostramos que um tipo especial da rede retangular e da rede quadrada modificada podem suportar estados fundamentais com essas características. Assim, para essas geometrias, observamos transições de estado fundamental, monopolos magnéticos deconfinados e outras propriedades em função do parâmetro de controle de anisotropia. / In this work we have studied two different types of geometries for artificial spin ices: the rectangular and a modified square lattices. In the usual square lattice, the ground state is only two-fold degenerate and consequently, the excitations are magnetic monopoles connected by energetic strings (Nambu monopoles). Therefore, to get free monopoles (more similar to Dirac monopoles), it is important to release the string. It should be obtained by planning anisotropic systems with a large number of degenerate ground states. We show that a special kind of rectangular lattice and a modified square lattice can support ground states with these desirable characteristics. Hence, for these geometries we observe ground states transitions, deconfined magnetic monopoles and other properties as a function of the anisotropy control parameter.

Orientador: Attilio Jose Giarola / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T01:51:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barretti_MariodeSouza_M.pdf: 4545751 bytes, checksum: 7cd197dfa4122fdfea10c08afcbc8834 (MD5) Previous issue date: 1980 / Resumo: Neste trabalho é apresentado uma revisão das teorias linear e não linear aplicadas a materiais ferrimagnéticos, as quais permitem uma melhor compreensão dos fenômenos envolvidos em Limitadores de Potência Seletivos em Frequência LPSFs operando nos modos de coincidência e ressonância subsidiária. É também demonstrado que os limitadores operando no modo de coincidência funcionam como filtros passa faixa quando o sinal aplicado na sua porta de entrada estiver abaixo do nível de limitação. Por este motivo, é apresentada uma revisão da teoria sobre filtros passa faixa usando ressoadores ferrimagnéticos. A teoria já existente para prever o comportamento de LPSFs com sinais apresentando amplitudes acima do nível limiar de limitação é introduzida e comparada com os resultados experimentais. Dois protótipos foram projetados, construídos e testados. Um deles consistiu de duas linhas de fita perpendiculares entre si e acopladas por meio de duas esferas Y.I.G convenientemente polarizadas para permitir operação no modo de coincidência. O outro foi obtido mediante a integração de uma esfera Y.I.G a uma linha de microfita. A polarização da esfera Y.I.G foi ajustada de modo a permitir operação do dispositivo no modo de ressonância subsidiária. Para a caracterização dos dispositivos construídos foram efetuados uma série de medidas para a obtenção de curvas de potência de saída versus potência de entrada e da variação com a frequência da perda por inserção, da supressão de um sinal fraco devido a presença de um sinal forte, da amplitude de dois sinais fortes e da amplitude dos produtos de intermodulação de terceira e quinta ordem. A comparação dos resultados experimentais obtidos com aqueles previstos teoricamente revela uma boa concordância entre a teoria apresentada e a realização prática. / Abstract: A review of the linear and non linear theories applied to ferrimagnetic materials is presented with the objective of providing a better understanding of the phenomena occuring in Frequency Selective Power Limiters (LPSF's) operating in the coincidence and subsidiary resonance modes. In addition, it is shown that the limiters operating band pass filters when the applied input signal level is set below the limiting level. For this reason, a review of the theory of band pass filters using ferromagnetic resonators is also presented. An existing theory for predicting the behavior of LPSF's with signal levels above the limiting level is introduced and compared with experimental results. In addition, it is in the coincidence mode behave as two prototypes were designed, built and tested. One of them consisted of two striplines one perpendicular to the other, and coupled by means of two Y.I.G spheres. These spheres were conveniently biased in order to allow operation in the coincidence mode. The other prototype was obtained by means of an integration of a Y.I.G sphere with a microstripline. The bias of the sphere was adjusted in order to provide operation in the subsidiary resonance mode. For the characterization of the devices built series of tests were accomplished in order to obtain curves of output versus input power and the dependence of the frequency of (a). the insertion loss; (b) the small signal supression due to a strong signal; (c) the amplitudes of two strong signals; and (d) the amplitudes of the third and fifth order intermodulation products. A comparison between the experimental and theoretical results reveals a good agreement between the theory and the experiment. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

As ligas de FeRh apresentam um comportamento não usual quando encontradas próximas da composição equiatômica, sendo observada uma transição de fase magnetoestrutural de primeira ordem, na qual o sistema passa de um estado antiferromagnético para um estado ferromagnético com a temperatura crítica próxima da temperatura ambiente. A temperatura crítica de transição é fortemente dependente da composição da liga, das técnicas de produção e dimensionalidade da amostra, além de fatores externos como pressão e campo magnético. No presente trabalho foram depositados, via magnetron sputtering, filmes de FeRh (monocamadas) e FeRh/Fe (bicamadas) sobre substratos monocristalinos de MgO (001), sendo utilizado duas temperaturas de deposição diferentes: 798 K e 913 K. A estrutura cristalina dos filmes foi analisada através de técnicas de medidas de difração de raios X (varredura &theta - 2 &theta, varredura em &phi e rocking curves) e as composições e espessuras dos filmes foram analisadas por medidas de RBS. A principal diferença morfológica encontrada entre as amostras foi uma melhor uniformidade na distribuição de orientações dos grãos cristalinos nos filmes depositados na temperatura mais elevada. As propriedades magnéticas, medidas por meio de um VSM equipado com um criostato e um forno, evidenciaram diferenças entre as amostras depositadas nas diferentes temperaturas mencionadas, observando-se variações significativas nas temperaturas de transição de fase e diferentes larguras dos ciclos térmicos. Também foi observado, em todas as amostras, coexistência de fases antiferromagnética e ferromagnética na camada de FeRh, principalmente na região de baixas temperaturas. As amostras depositadas em 798 K foram mais favoráveis à formação da fase FeRh antiferromagnética e, no caso das bicamadas, também apresentaram um melhor acoplamento entre as camadas de FeRh e Fe que as amostras depositadas em 913 K, favorecendo um incremento do campo coercivo e da magnetização remanente relativa do sistema. / FeRh alloys, near the equiatomic composition, present an unusual magneto structural first-order phase transition in which the system changes from antiferromagnetic to ferromagnetic state at a critical temperature close to ambient temperature. The critical transition temperature is strongly dependent on the alloy composition, production techniques and dimensionality of the sample, as well as external factors such as pressure and magnetic field. In the present work, FeRh (monolayers) and FeRh/Fe (bilayers) films were deposited on monocrystalline MgO (001) substrates, via magnetron sputtering, at two different deposition temperatures: 798 K and 913 K. The crystalline structures of the films were analyzed by using different techniques of X-ray diffraction (&theta - 2 &theta scan, &phi scan and rocking curves). The compositions and thicknesses of the films were analyzed by RBS measurements. The main morphological difference between the samples was a better uniformity in the distribution of crystalline grain orientations in the films deposited at higher temperature. The magnetic properties, which were measured by a VSM equipped with a cryostat and an oven, revealed differences between the samples obtained at different temperatures. Significant variations in the critical phase transition temperatures and different widths of thermal cycles were observed. It was also observed, in all samples, coexistence of antiferromagnetic and ferromagnetic phases in the FeRh layer, mainly at low temperatures. The samples deposited at 798 K were more favorable to the formation of the antiferromagnetic FeRh phase. In addition, for the bilayers deposited at 798 K, it was observed a better coupling between the FeRh and Fe layers in comparison to samples deposited at 913 K, favoring an increase in the coercive field and the remanence magnetization.

Nanomateriais de fct-FePt, SmCo e Carbeto de Cobalto têm sido bastante estudados para a aplicação em gravação magnética e imãs de elevado desempenho, devido as suas energias magnetocristalinas e coercividades elevadas. Nanopartículas de FePt unidimensionais foram propostas na tentativa de obter melhora no alinhamento magnético das estruturas auto-organizadas. Neste trabalho, a formação de nanobastão e nanofios de FePt foi estudada através da presença de oleilamina e pequena quantidade de monóxido de carbono liberado pelo pentacarbonilferro(0). Estes dois parâmetros foram estudados a fim de analisar a influência no alongamento das nanopartículas e verificou-se que ambos atuam sinergicamente. Foram obtidos tanto nanofios de FePt ramificados de comprimento de 20-100 nm quanto nanobastões de FePt de 20-60 nm de comprimento, ambos com diâmetro de 2-3 nm. Todas as nanopartículas sintetizadas foram obtidas na fase cúbica de face centrada e o processo de tratamento térmico nas temperaturas de 450 oC e 560 oC levou a conversão para a fase tetragonal de face centrada, com custo da sinterização das nanopartículas. Os nanobastões, entretanto, apresentaram maior estabilidade térmica se comparado com o nanofio ramificado, obtendo propriedade ferromagnética na amostra. Alternativamente, têm sido obtidos satisfatoriamente nanobastões de platina para posterior recobrimento com ferro para a formação da liga FePt após o processo de recozimento. Na síntese de SmCo, foi estudada a formação da liga diretamente por via química através do uso de redutores comumente utilizandos em síntese de nanopartículas, porém foi possível observar apenas uma pequena quantidade da liga Sm2Co17 quando se utiliza o boroidreto de sódio. Isto se deve, principalmente, ao alto potencial de redução de Sm3+ e a sua instabilidade química. Entretanto, foram desenvolvidos métodos promissores para a obtenção de nanopartículas de CoO e SmCoO com tamanho e forma controlada. Além destes sistemas, tem sido obtidas diretamente através de síntese química nanopartículas de carbeto de cobalto com coercividade de até 2,3 kOe e magnetização de 45 emu/g, além de desenvolver um método geral de síntese de carbetos de outros metais. / SmCo, fct-FePt and CoC nanomaterials have been studied for application in magnetic recording and permanent magnets due to theirs high coercivity and magnetocrystalline anisotropy. One-dimensional FePt nanoparticles were proposed to improve the magnetic alignment of self-assembled system. In this work, the formation of FePt nanorods and nanowires was studied by using a small amount of carbon monoxide from the precursor pentacarbonyliron(0) and oleylamine. Both parameters of synthesis were studied and was verified that they influence the one-dimensional growth of FePt. In fact, branched FePt nanowires with 20 - 100 nm of length and nanorods with 20 - 60 nm were obtained, both with 2-3 nm of diameters. The FePt nanoparticles were obtained in face centered cubic phase and the transformation to face centered tetragonal phase was carry out in the temperatures of 450 oC and 560 oC, which led the formation of sintered nanoparticles. FePt nanorods have better thermal stability than nanowires according the results obtained. The platinum nanorods covered with iron oxide also were obtained to formation of FePt by thermal treatment. In concern of SmCo syntheses, the formation of SmCo phase directly by chemical synthesis was investigated by using some reduction agent, but was obtained a small amount of smco phase only if the sodium borohydrate was used in the synthesis. This could be occurred due to high reducing potential of Sm3+ and its chemical instability. However, some methods were obtained to obtain CoO and SmCoO nanoparticles with size and shape control. Furthermore, cobalt carbide nanoparticles were well obtained with coercivity of 2,3 kOe and magnetization of 45 emu/g, and a new general method to obtain metals carbides was developed.

Chapas de aço elétrico (0,7% Si e 0,3% Al) foram laminadas a diferentes graus de deformação e recozidas (760º C, 2h) de modo a obter diferentes tamanhos de grão por recristalização. Um outro conjunto de chapas do mesmo material foi recozido a tempos e temperaturas diferentes de modo a obter tamanho de grão variado por crescimento de grão. Os tamanhos de grão foram medidos pelo método dos interceptos e os parâmetros da distribuições de tamanho de grão determinados por um método semi-analítico que se baseia na medição das áreas individuais de cada grão na micrografia. A partir do ensaio quase-estático de histerese magnética no quadro de Epstein obtiveram-se os campos coercivos de cada amostra, a diferentes induções máximas (0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 e 1,5T). Notou-se que o conjunto dos dados se enquadra com menos de 4% de desvio médio absoluto uma lei fenomenológica do tipo: Hc aBmax^c /TG bBmax^d Na qual Hc é o campo coercivo, TG é o tamanho de grão, Bmax é a indução máxima do ensaio de histerese e a, b, c e d são os parâmetros de ajuste. A partir da inserção do efeito do campo desmagnetizante no contorno de grão no modelo físico de Mager obteve-se uma boa estimativa para os valores dos parâmetros independentes da indução a e b, além de propor um significado físico para os mesmos. Com a integração dos modelos Mager e Preisach, determinou-se uma equação diferente para o ajuste dos dados, a qual oferece um valor aproximado de c. Para que o modelo físico explique completamente a relação fenomenológica resta ainda elucidar o parâmetro d. / Electrical steel sheets (0,7% Si and 0,3% Al) were cold-rolled and annealed (760º C, 2h) in order to obtain different grain sizes through recrystallization. Another set of sheets from the same material were annealed at different temperatures and time-frames, so as to produce different grain sizes through grain growth. Grain size was measured through the intercept method and grain size distribution parameters were determined via a semi-analytical method based on measurement of individual grain areas upon micrographs. From quasistatic hysteresis measurements in an Epstein frame, the coercive field of each sample was determined at various maximum induction values (0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 e 1,5T). The data set fits with less than 4% average deviation a phenomenological law of the type: Hc aBmax^c /TG bBmax^d In which Hc is the coercive field, TG is the grain size, Bmax is the maximum induction value and a, b, c and d are the fitting parameters. By introducing the grain boundary demagnetizing field effect on Magers physical model, a good estimate of the values of a and b was obtained, as well as a reasonable explanation to their physical meaning. Integrating Mager and Preisach models, a different equation for the data was obtained, which offered an approximate value of c. In order for physical models do fully explain the phenomenological equation, there is still need to understand the parameter d.

O objetivo do presente trabalho foi desenvolver novos materiais magnéticos para ímãs de alta performance. Duas classes de materiais foram estudadas: materiais a base de (Nd,Sm)5(Fe,MT)17, onde MT é um metal de transição, e materiais nanocristalinos a base de (Nd,Pr)FeB com adições de TiC. As ligas (Nd,Sm)5(Fe,MT)17 foram preparadas por fusão em forno de arco e posteriormente foram tratadas termicamente por longos períodos (no mínimo 30 dias). Tentamos melhorar as propriedades magnéticas por meio de substituições químicas (Ti, Co, Mn, etc.) e/ou por introdução intersticial de deutério ou nitrogênio. As amostras foram caracterizadas via análise termomagnética (TMA), magnetometria de baixas temperaturas, difração de raios X e de nêutrons, e espectroscopia Mössbauer. Os principais resultados foram: a) aumento de Tc de até 70 º C; b) localização dos átomos de deutério na redecristalina. Ligas de (Nd,Pr) com adição de TiC foram preparadas por fusão de arco, sendo processadas via "melt spinning" e passando por tratamentos térmicos variados. Os promissores resultados na literatura para Nd2Fe14B+TiC foram obtidos também para Pr2Fe14B + TiC, mas não para os sistemas compostos pela fase φ e Fe3B com TiC. Porém, bons resultados foram obtidos em sistemas compostos pelas fases φ e α–Fe, com aumento de até 30% nos valores de campo coercivo Hc e aumentos de até 15% de (BH)max. / The aim of the present work was to develop new improved magnetic materials suitable for permanent magnets. Two kinds of materials were studied: (Nd,Sm)5(Fe,MT)17 based materials, were MT is a transition metal and, (Nd,Pr)FeB nanocrystalline materials (exchange spring magnets) with TiC additions. The 5:17 alloys were melted in an arc melting furnace followed by a long annealing (at least 30 days). We tried to improve the magnetic properties by means of chemical substitutions (Ti, Co, Mn, etc.) and/or by addition of interstitial atoms of deuterium or nitrogen. The samples were characterized by means of thermomagnetic analysis (TMA), low temperature magnetometry, X ray and neutron diffraction, and Mössbauer spectroscopy. The main results were: a) increase of Tc temperature (up to 70 ºC) and; b) determination of interstitial sites for deuterium. (Nd,Pr)FeB alloys with TiC additions were melted in an arc melting furnace, being processed in a melt spinner system. After the samples were heat treated at different temperatures. The promissing literature results for Nd2Fe14B+TiC were also obtained for Pr2Fe14B + TiC, but not for systems composed by Pr2Fe14B and Fe3B phases with TiC additions. However, good results were obtained in systems composed by Pr2Fe14B and α-Fe with TiC additions, with 30% increase on coercive field values Hc, and 15% increase on (BH)max.

Thermomagnetic motors can represent an alternative for the conversion of heat into mechanical energy, limited by the critical transition temperature (TC) of the used magnetic materials. Thus, by using materials with a TC close to room temperature, the energy available in the form of low-grade heat sources can be converted into useful mechanical work. This thesis proposes the development of a thermomagnetic motor to be operated with heat sources at temperatures in the range from 343 to 353 K, and a heat sink at room temperature, using water as the heat transfer fluid, presenting a novel approach to the construction of thermomagnetic devices. The design of this thermomagnetic motor was developed with the intent of producing a rotary movement, working similarly to an electric stepper motor, where instead of the electromagnetic coils being activated by an electric current, plates of a magnetic material change their magnetization state, due to a change in their temperature caused by the heat transfer with the heat transfer fluid. The analysis of the thermomagnetic motor proposed was done with the adoption of an integrated approach of numerical simulation and experimental validation. The evaluation of the motor is divided into the three main physical phenomena it encompasses: the magnetic field source, the heat transfer processes involved in the change of temperature of the magnetic material, and the system dynamics and power production. Each of these systems was modeled using computational tools. These models were then validated according to the data measured, obtained from a test stand of an idealized thermomagnetic motor, and for a rotary thermomagnetic motor. This methodology allowed a more comprehensive understanding of the critical working principles of the motor developed, and with that a fast advancement of the technology through a validated computational model. The computational models helped to identify the critical components to be improved in the development of these motors. These parameters can be guidelines for the design of thermomagnetic motors. One of the ways identified to produce a significant performance improvement, in the simulations, was the adoption of a control strategy that promotes the regeneration of heat in the plates of magnetic material, through which an improvement in the efficiency of 2.7 times could be achieved. / Motores termomagnéticos representam uma alternativa para a conversão de calor em energia mecânica, limitada apenas pela temperatura crítica da transição termomagnética (TC) dos materiais magnéticos. Ao usar materiais com TC próximo à temperatura ambiente, pode-se realizar a conversão da energia contida nas chamadas fontes pobres de calor, produzindo trabalho mecânico útil. Esta tese propõe o desenvolvimento de um motor termomagnético para operação com fontes de calor com temperaturas entre 343 e 353 K, e resfriamento à temperatura ambiente, utilizando a água como fluído de troca térmica, apresentando uma abordagem inovadora para dispositivos termomagnéticos. O motor foi projetado para produção de movimento rotativo de um eixo, per meio de um princípio similar ao de um motor de passo, no qual em vez de bobinas ativadas pela passagem de corrente elétrica, placas de material magnético sofrem uma mudança em seu estado de magnetização, devido à mudança de temperatura, causada pela troca de calor com a água. A análise do motor termomagnético proposto foi realizada com a adoção de uma abordagem integrada de simulações numéricas e validação experimental, dividindo a avaliação dos motores nos três principais fenômenos físicos envolvidos em seu funcionamento: a fonte de campo magnético, o processo de troca térmica envolvido na mudança de temperatura do material magnético, a dinâmica do sistema e produção de potência. Cada um destes sistemas foi modelado usando ferramentas computacionais. Os resultados obtidos foram então validados utilizando dados experimentais, obtidos a partir da construção e caracterização de uma bancada de testes para um motor termomagnético idealizado, e também para o motor termomagnético rotativo construído. Esta metodologia propiciou maior entendimento das funções críticas do motor desenvolvido, e possibilitou ainda sua otimização, através do estudo dos modelos computacionais validados. Os parâmetros obtidos ajudaram a identificar componentes críticos para melhoria no projeto do motor rotativo construído, e servem também como guias gerais para projetos de motores termomagnéticos. Um dos componentes com elevado potencial de melhoria foi a adoção de uma estratégia de controle para a regeneração do calor nas placas de material magnético, o que possibilitou, nas simulações, uma melhoria até 2,7 vezes na eficiência.