Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-05T18:57:13Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao-AndreCavaignac.pdf: 10851210 bytes, checksum: da7f6d04592241587693042b0ee75bd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T18:57:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-AndreCavaignac.pdf: 10851210 bytes, checksum: da7f6d04592241587693042b0ee75bd7 (MD5) Previous issue date: 2015-06-12 / Structural, magnetic and magnetocaloric properties of the RMn2Si2 compounds (R = Tm, Dy and Tb) were studied. X ray diffraction analysis and structure Rietveld refinement shows that the samples crystallize with the desired tetragonal I4/mmm structural phase. Magnetization measurements shows second order magnetic phase transition from paramagnetic (PM) to ferromagnetic (FM) state for TmMn2Si2 compound around T = 5.2 K. On the other hand, DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present multiple phase transitions below 100 K. DyMn2Si2 present four magnetic phase transitions while TbMn2Si2 present two magnetic phase transition. Both compounds present first order FM phase transitions originated from ordering of rare earth sub-lattice. In addition, DSC measurements indicated that DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present high temperature phase transition at T~ 425 K and 444 K associated to the AFM coupling in the Mn sub-lattice. Magnetic hysteresis loop was used to characterize exchange bias effect in the DyMn2Si2 observed for magnetic fields higher than 35 kOe in which was associated to interactions between AFM and FM magnetic domain present in this compound. The largest magnetocaloric effect (MCE) was observed for TmMn2Si2 compound, when compared with other studied compound. The maximum values of entropy variation change −∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 and the Relative Cooling Power (RCP) found for TmMn2Si2 were, respectively, 18.5 J/kg.K and 247.5 J/kg for a magnetic field change (H) of 50 kOe. Significant values of −∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 (~8.2 J/kg.K and ~9.7 J/kg.K@50 kOe, respectively) and RCP (124.6 J/kg and 233 J/kg@50 kOe, respectively) as well as successive magnetic phase transitions were observed for DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds. Also these two compound exhibits a table like EMC presenting a wide working window for practical applications. The results obtained for compounds motivate the preparation of a composite sample with the following concentrations 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% de TbMn2Si2, aiming further increase in the temperature range of maximum EMC. The maximum entropy change variation obtained for the composite sample was ~4.6 J/kg.K over a temperature range of ~80𝐾. Our results show that the compounds RMn2Si2 present important characteristics for application in magnetic refrigeration for cryogenic temperatures. Besides, it is possible to get a larger working region, when these compounds are associated forming a composite material. / Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas dos compostos da série RMn2Si2 (R = Tm, Dy e Tb). A análise estrutural por difração de raios X e refinamento dos difratogramas pelo método de Rietveld mostraram que as amostras cristalizam na fase tetragonal grupo espacial I4/mmm. Com a medida de magnetização foi possível observar a transição de fase magnética de segunda ordem do estado paramagnético (PM) para ferromagnético (FM) para o composto TmMn2Si2 em torno de 5,2 K. Enquanto que para os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 observou-se a presença de transições múltiplas abaixo de 100 K. O DyMn2Si2 apresentou quatro transições de fase magnética enquanto que TbMn2Si2 apresentou duas. Em ambos os compostos, as transições ferromagnéticas atribuídas ao ordenamento da sub-rede da terra rara são de primeira ordem. Medidas DSC indicaram que DyMn2Si2 e TbMn2Si2 apresentam uma transição de fase em T~ 425 K e 444 K, respectivamente, ambas relacionadas ao acoplamento antiferromagnético na sub-rede do Mn. Com as medidas do loop de histerese magnética foi possível caracterizar o efeito de Exchange Bias (EB) para o DyMn2Si2, em campos magnéticos superiores a 35 kOe, o qual foi atribuído a interações entre os domínios AFM e FM presentes no material. A caracterização das propriedades magnetocalóricas do composto TmMn2Si2 mostrou uma variação de entropia magnética (-∆SM) mais intensa quando comparada aos outros compostos deste estudo. Os valores máximos obtidos para a variação isotérmica da entropia (−∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 ) e para o poder de resfriamento relativo (RCP) foram, respectivamente 18,5 J/kg.K e 247,5 J/kg, para ∆𝐻 = 50 kOe. Já os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 mostraram valores significativos de −∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 (~8,2 J/kg.K e ~9,7 J/kg.K@50 kOe, respectivamente) e RCP (124,6 J/kg e 233,6 J/kg@50 kOe, respectivamente) além de duas transições de fase magnética sucessivas, o que resultou em um EMC com comportamento do tipo table-like, caracterizado por uma ampla janela de trabalho com máximo EMC. Estes resultados motivaram a preparação de um compósito com as seguintes concentrações 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% de TbMn2Si2, visando ampliar ainda mais o intervalo de máximo EMC. A variação máxima de entropia obtida para o compósito foi da ordem de 4,6 J/kg.K num intervalo de temperatura de ~80𝐾. Os resultados obtidos sugerem que os compostos desta série apresentam características importantes para aplicação na refrigeração magnética em temperaturas criogênicas. Além disso, quando estes estão associados na forma de um compósito é possível obter uma grande ampliação na região de trabalho.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-08T20:28:10Z No. of bitstreams: 1 DelcicleideReis.pdf: 3837410 bytes, checksum: d063417815b0c49287d6fdb8d46998bd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-08T20:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DelcicleideReis.pdf: 3837410 bytes, checksum: d063417815b0c49287d6fdb8d46998bd (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Structural, magnetic and magnetocaloric properties of the RMn2Si2 compounds (R = Tm, Dy and Tb) were studied. X ray diffraction analysis and structure Rietveld refinement shows that the samples crystallize with the desired tetragonal I4/mmm structural phase. Magnetization measurements shows second order magnetic phase transition from paramagnetic (PM) to ferromagnetic (FM) state for TmMn2Si2 compound around T = 5.2 K. On the other hand, DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present multiple phase transitions below 100 K. DyMn2Si2 present four magnetic phase transitions while TbMn2Si2 present two magnetic phase transition. Both compounds present first order FM phase transitions originated from ordering of rare earth sub-lattice. In addition, DSC measurements indicated that DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present high temperature phase transition at T~ 425 K and 444 K associated to the AFM coupling in the Mn sub-lattice. Magnetic hysteresis loop was used to characterize exchange bias effect in the DyMn2Si2 observed for magnetic fields higher than 35 kOe in which was associated to interactions between AFM and FM magnetic domain present in this compound. The largest magnetocaloric effect (MCE) was observed for TmMn2Si2 compound, when compared with other studied compound. The maximum values of entropy variation change −∆𝑆𝑀𝑚á𝑥 and the Relative Cooling Power (RCP) found for TmMn2Si2 were, respectively, 18.5 J/kg.K and 247.5 J/kg for a magnetic field change (H) of 50 kOe. Significant values of −∆𝑆𝑀𝑚á𝑥(~8.2 J/kg.K and ~9.7 J/kg.K@50 kOe, respectively) and RCP (124.6 J/kg and 233 J/kg@50 kOe, respectively) as well as successive magnetic phase transitions were observed for DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds. Also these two compound exhibits a table like EMC presenting a wide working window for practical applications. The results obtained for compounds motivate the preparation of a composite sample with the following concentrations 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% of TbMn2Si2, aiming further increase in the temperature range of maximum EMC. The maximum entropy change variation obtained for the composite sample was ~4.6 J/kg.K over a temperature range of ~80𝐾. Our results show that the compounds RMn2Si2 present important characteristics for application in magnetic refrigeration for cryogenic temperatures. Besides, it is possible to get a larger working region, when these compounds are associated forming a composite material. / Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas dos compostos da série RMn2Si2 (R = Tm, Dy e Tb). A análise estrutural por difração de raios X e refinamento dos difratogramas pelo método de Rietveld mostraram que as amostras cristalizam na fase tetragonal grupo espacial I4/mmm. Com a medida de magnetização foi possível observar a transição de fase magnética de segunda ordem do estado paramagnético (PM) para ferromagnético (FM) para o composto TmMn2Si2 em torno de 5,2 K. Enquanto que para os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 observou-se a presença de transições múltiplas abaixo de 100 K. O DyMn2Si2 apresentou quatro transições de fase magnética enquanto que TbMn2Si2 apresentou duas. Em ambos os compostos, as transições ferromagnéticas atribuídas ao ordenamento da sub-rede da terra rara são de primeira ordem. Medidas DSC indicaram que DyMn2Si2 e TbMn2Si2 apresentam uma transição de fase em T~425 K e 444 K, respectivamente, ambas relacionadas ao acoplamento antiferromagnético na sub-rede do Mn. Com as medidas do loop de histerese magnética foi possível caracterizar o efeito de Exchange Bias (EB) para o DyMn2Si2, em campos magnéticos superiores a 35 kOe, o qual foi atribuído a interações entre os domínios AFM e FM presentes no material. A caracterização das propriedades magnetocalóricas do composto TmMn2Si2 mostrou uma variação de entropia magnética (-∆SM) mais intensa quando comparada aos outros compostos deste estudo. Os valores máximos obtidos para a variação isotérmica da entropia (−∆𝑆𝑀𝑚á𝑥) e para o poder de resfriamento relativo (RCP) foram, respectivamente 18,5 J/kg.K e 247,5 J/kg, para ∆𝐻 = 50 kOe. Já os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 mostraram valores significativos de −∆𝑆𝑀𝑚á𝑥 (~8,2 J/kg.K e ~9,7 J/kg.K@50 kOe, respectivamente) e RCP (124,6 J/kg e 233,6 J/kg@50 kOe, respectivamente) além de duas transições de fase magnética sucessivas, o que resultou em um EMC com comportamento do tipo table-like, caracterizado por uma ampla janela de trabalho com máximo EMC. Estes resultados motivaram a preparação de um compósito com as seguintes concentrações 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% de TbMn2Si2, visando ampliar ainda mais o intervalo de máximo EMC. A variação máxima de entropia obtida para o compósito foi da ordem de 4,6 J/kg.K num intervalo de temperatura de ~80𝐾. Os resultados obtidos sugerem que os compostos desta série apresentam características importantes para aplicação na refrigeração magnética em temperaturas criogênicas. Além disso, quando estes estão associados na forma de um compósito é possível obter uma grande ampliação na região de trabalho.

O presente trabalho objetiva o estudo, obtenção e caracterização da liga magnética macia Fe-Si-P produzida por metalurgia do pó convencional visando à futura aplicação em núcleos de máquinas elétricas, atualmente fabricados por estampagem de chapas. Escolheu-se com base em testes prévios a liga Fe-3%Si-0,75%P. Para a obtenção da liga, foi utilizada a rota de mecâno-síntese com diferentes tempos de moagem: 1 h, 3 h e 9 h, além do material sem moagem para comparação. Na sequência compactaram-se uniaxialmente a frio os corpos de prova a 600 MPa seguido de sinterização a 1150 ºC em atmosfera de gás argônio. A análise da influência do tempo de moagem nas propriedades físicas, mecânicas, magnéticas e elétricas no material sinterizado foi a meta central deste trabalho. A caracterização das propriedades físicas mostrou uma redução da densidade aparente do pó moído, um aumento da distribuição do tamanho de partícula e redução do mesmo com o aumento do tempo de moagem. No que se refere às propriedades magnéticas, evidenciou-se que o material moído durante 3h apresentou os melhores resultados de indução de saturação (1,15 T), apesar do aumento na coercitividade já previsto devido ao processo de mecâno-síntese. Além disso, a difração de raios-X detectou a formação da liga através da solução sólida dos elementos P e Si na matriz ferrita. A análise metalográfica revelou a diminuição do tamanho de grãos com o aumento do tempo de moagem. Por fim, realizou-se a simulação do protótipo para análise do desempenho do material visando à aplicação futura. Esta, realizada pelo método de elementos finitos em um núcleo de um gerador síncrono com ímãs permanentes de NdFeB resultou em uma densidade de fluxo (1,95T) para o material com 3h de moagem e um torque de apenas 13% inferior se comparado ao gerador convencional produzido com núcleos de chapas de aço elétrico. / The present work aims to study, obtaining and characterization of Fe-Si-P soft magnetic alloy produced by conventional powder metallurgy intended for the future application in electrical machines cores, currently manufactured by sheet metal forming. The alloy Fe-3%Si-0,75%P was chosen based on previous tests. To obtain the alloy was used mechanical alloying route with different milling times: 1 h, 3 h and 9 h, and the material without milling for comparison. In the sequence, the specimens were uniaxially cold compacted at 600 MPa followed by sintering at 1150 ° C in an atmosphere of argon. The analysis of the influence of milling time on the physical, mechanical, magnetic and electric properties of the sintered material was the central goal of this work. The physical properties characterization showed a reduction in the bulk apparent density of the milled powder, an increase in particle size distribution and reduction thereof with increasing milling time. As regards magnetic properties, it was observed that the milled material for 3 hours showed the best results of saturation induction (1.15 T), despite the increase in the coercivity as expected due to the inherent mechanical alloying process. Furthermore, the X-ray diffraction detected the alloy formation through the solid solution of P and Si elements in the ferrite matrix. The metallographic analysis showed the decrease in grain size with increasing milling time. Finally, were performed a simulation prototype for analysis of material performance in order to future implement. This, held by finite element method on a synchronous generator core with NdFeB permanent magnets, resulting in a flux density (1.95 T) for the material with 3h of milling and a torque of only 13% lower compared to conventional generator produced with cores of electric steel sheet.

Os principais objetivos deste trabalho são estudar e caracterizar as perdas em acoplamentos magnéticos a ímãs permanentes, quando da existência de uma barreira de material condutor entre seus rotores. Tais perdas são originadas da circulação de correntes parasitas de Foucault na barreira e implicam um torque resistivo ao torque transmitido pelo acoplamento, diminuindo, dessa maneira, a eficácia de sua transmissão. Com este estudo pretendeu-se investigar também a influência desse efeito resistivo na curva característica do acoplamento, ou seja, na curva torque em função do deslocamento angular entre os rotores. A determinação dessa influência da placa condutora no comportamento do acoplamento magnético é de suma importância, uma vez que permite seu correto dimensionamento em aplicações como bombas seladas e agitadores. Para a determinação da influência da barreira, recorreu-se a uma abordagem analítica para o cálculo das perdas geradas pelas correntes parasitas, que são induzidas na placa condutora. Desta forma, foi possível obter o torque resistivo em função dos parâmetros construtivos do acoplamento e da velocidade de rotação. A validação da metodologia empregada será feita pela comparação dos resultados teóricos com os experimentais, através de ensaios num protótipo já construído. / The main objectives of this work are to study and to determine losses in permanent magnet couplings in the presence of a conductive barrier between its rotors. These losses are originated from eddy currents that circulate in the barrier and entail a resistive torque to the torque that is transmitted by the coupling and therefore, reduces the efficiency of its transmission. With this study, it was also intended to investigate such resistive effect influence in the coupling characteristic curve, i.e. in the torque versus angular shift between rotors curve. The determination of the conductive barrier influence on the magnetic coupling behavior is of major importance, since it allows the correct designing in applications as sealed pumps and magnetic stirrers. In order to determine the barrier influence, an analytical approach was used in order to calculate the losses generated by the eddy current circulation, which are induced in the conductive wall. As a result, it was possible to obtain the resistive torque as a function of the magnet coupling geometrical parameters and angular speed. The validation of the employed methodology will be made comparing the theoretical results with the experimental ones, obtained from tests in the existing prototype.

O processo tradicional de fabricação de ímãs de terras raras – TR – é a metalurgia do pó convencional. Este processo inclui etapas de preparação da liga, moagem, compactação sob campo e sinterização. Atualmente, ímãs obtidos pelo processo de injeção tem como resultado os ímãs conhecidos como bonded, que são compósitos de resina e ligas magnéticas. O processo de obtenção proposto neste trabalho é a moldagem de pós por injeção – MPI, o que implica novos desafios uma vez que ligas de terras raras são altamente reativas. A obtenção de ímãs de Nd-Fe-B por esse processo fornece a oportunidade de diversificar ainda mais os setores, potencialmente lucrativos, que trabalham com materiais magnéticos. As dificuldades desse processo foram encontradas em cada etapa, desde a mistura da liga com os polímeros à eliminação destes polímeros depois de as peças serem injetadas, essa etapa se tornou crítica dado que está diretamente relacionada às propriedades finais do material. Assim, propuseram-se novos ciclos de extração dos polímeros com solventes orgânicos e degradação térmica. Além disso, modelou-se ferramental para o processo de injeção, uma vez que o material deve ser orientado magneticamente durante a injeção. Finalmente usou-se o MAXWELL 14® (software para análises por elementos finitos para resolução em 3D) para incluir propriedades no banco de dados do software e assim predizer o comportamento do material quando aplicado nas máquinas elétricas de núcleos com de formato complexo. / The typical magnets production process of Rare Earths – RE is the conventional powder metallurgy. This process includes preparation stages of alloys, grind, pressing under field and sintering. Nowadays, magnet obtained by the injection process has as result the magnets known as bonded, that is a resin composite and magnetic alloys. The proposed process to obtainment, in this work, is the Metal Injection Molding- MIM, what involve new challenges once alloys of RE are highly reactive. The magnets obtainment of ND-Fe-B for this process supplies even opportunity of diversifying the sectors, potentially lucrative, that work with magnetic materials. The difficulties of this process were found in each stage, since the alloy mixture with the polymers to the elimination of these polymers after the pieces are injected, this stage became criticizes given it is directly related to final properties of the material. This way if it propose to polymers extraction new cycles with organic solvents and thermal degradation. Moreover, it modeled die for the injection process, once the material should be guided magnetically during the injection. It finally used MAXWELL 14 ® (Software for analyses by finite elements for resolution in 3D) to include properties on the bench of data of the software and thus predict the material behavior when applied in cores of electrical machines with complex shape.

O presente trabalho objetiva o estudo, obtenção e caracterização da liga magnética macia Fe-Si-P produzida por metalurgia do pó convencional visando à futura aplicação em núcleos de máquinas elétricas, atualmente fabricados por estampagem de chapas. Escolheu-se com base em testes prévios a liga Fe-3%Si-0,75%P. Para a obtenção da liga, foi utilizada a rota de mecâno-síntese com diferentes tempos de moagem: 1 h, 3 h e 9 h, além do material sem moagem para comparação. Na sequência compactaram-se uniaxialmente a frio os corpos de prova a 600 MPa seguido de sinterização a 1150 ºC em atmosfera de gás argônio. A análise da influência do tempo de moagem nas propriedades físicas, mecânicas, magnéticas e elétricas no material sinterizado foi a meta central deste trabalho. A caracterização das propriedades físicas mostrou uma redução da densidade aparente do pó moído, um aumento da distribuição do tamanho de partícula e redução do mesmo com o aumento do tempo de moagem. No que se refere às propriedades magnéticas, evidenciou-se que o material moído durante 3h apresentou os melhores resultados de indução de saturação (1,15 T), apesar do aumento na coercitividade já previsto devido ao processo de mecâno-síntese. Além disso, a difração de raios-X detectou a formação da liga através da solução sólida dos elementos P e Si na matriz ferrita. A análise metalográfica revelou a diminuição do tamanho de grãos com o aumento do tempo de moagem. Por fim, realizou-se a simulação do protótipo para análise do desempenho do material visando à aplicação futura. Esta, realizada pelo método de elementos finitos em um núcleo de um gerador síncrono com ímãs permanentes de NdFeB resultou em uma densidade de fluxo (1,95T) para o material com 3h de moagem e um torque de apenas 13% inferior se comparado ao gerador convencional produzido com núcleos de chapas de aço elétrico. / The present work aims to study, obtaining and characterization of Fe-Si-P soft magnetic alloy produced by conventional powder metallurgy intended for the future application in electrical machines cores, currently manufactured by sheet metal forming. The alloy Fe-3%Si-0,75%P was chosen based on previous tests. To obtain the alloy was used mechanical alloying route with different milling times: 1 h, 3 h and 9 h, and the material without milling for comparison. In the sequence, the specimens were uniaxially cold compacted at 600 MPa followed by sintering at 1150 ° C in an atmosphere of argon. The analysis of the influence of milling time on the physical, mechanical, magnetic and electric properties of the sintered material was the central goal of this work. The physical properties characterization showed a reduction in the bulk apparent density of the milled powder, an increase in particle size distribution and reduction thereof with increasing milling time. As regards magnetic properties, it was observed that the milled material for 3 hours showed the best results of saturation induction (1.15 T), despite the increase in the coercivity as expected due to the inherent mechanical alloying process. Furthermore, the X-ray diffraction detected the alloy formation through the solid solution of P and Si elements in the ferrite matrix. The metallographic analysis showed the decrease in grain size with increasing milling time. Finally, were performed a simulation prototype for analysis of material performance in order to future implement. This, held by finite element method on a synchronous generator core with NdFeB permanent magnets, resulting in a flux density (1.95 T) for the material with 3h of milling and a torque of only 13% lower compared to conventional generator produced with cores of electric steel sheet.

O processo tradicional de fabricação de ímãs de terras raras – TR – é a metalurgia do pó convencional. Este processo inclui etapas de preparação da liga, moagem, compactação sob campo e sinterização. Atualmente, ímãs obtidos pelo processo de injeção tem como resultado os ímãs conhecidos como bonded, que são compósitos de resina e ligas magnéticas. O processo de obtenção proposto neste trabalho é a moldagem de pós por injeção – MPI, o que implica novos desafios uma vez que ligas de terras raras são altamente reativas. A obtenção de ímãs de Nd-Fe-B por esse processo fornece a oportunidade de diversificar ainda mais os setores, potencialmente lucrativos, que trabalham com materiais magnéticos. As dificuldades desse processo foram encontradas em cada etapa, desde a mistura da liga com os polímeros à eliminação destes polímeros depois de as peças serem injetadas, essa etapa se tornou crítica dado que está diretamente relacionada às propriedades finais do material. Assim, propuseram-se novos ciclos de extração dos polímeros com solventes orgânicos e degradação térmica. Além disso, modelou-se ferramental para o processo de injeção, uma vez que o material deve ser orientado magneticamente durante a injeção. Finalmente usou-se o MAXWELL 14® (software para análises por elementos finitos para resolução em 3D) para incluir propriedades no banco de dados do software e assim predizer o comportamento do material quando aplicado nas máquinas elétricas de núcleos com de formato complexo. / The typical magnets production process of Rare Earths – RE is the conventional powder metallurgy. This process includes preparation stages of alloys, grind, pressing under field and sintering. Nowadays, magnet obtained by the injection process has as result the magnets known as bonded, that is a resin composite and magnetic alloys. The proposed process to obtainment, in this work, is the Metal Injection Molding- MIM, what involve new challenges once alloys of RE are highly reactive. The magnets obtainment of ND-Fe-B for this process supplies even opportunity of diversifying the sectors, potentially lucrative, that work with magnetic materials. The difficulties of this process were found in each stage, since the alloy mixture with the polymers to the elimination of these polymers after the pieces are injected, this stage became criticizes given it is directly related to final properties of the material. This way if it propose to polymers extraction new cycles with organic solvents and thermal degradation. Moreover, it modeled die for the injection process, once the material should be guided magnetically during the injection. It finally used MAXWELL 14 ® (Software for analyses by finite elements for resolution in 3D) to include properties on the bench of data of the software and thus predict the material behavior when applied in cores of electrical machines with complex shape.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents a study of the characteristics of magnetic materials. The application of this study is the feeding of an electrodeless fluorescent lamp (EFL). This type of lamp is driven by electromagnetic effects and, because of this, the electrodes are eliminated. Thus, the EFL has longer lifetime associated with low lumen depreciation representing an alternative to lighting systems among other discharge lamps. Because of the EFL magnetic characteristics, the operation frequency of this type of system has to be high in order to reduce the size of inductive elements avoiding the shadowing. Thus, the study of different magnetic materials capable of operating under these circumstances is proposed. Experiments were performed in order to obtain material characteristics such as the magnetization curve and the energy losses, and simulations were used to study characteristics not available through practical means. Four different materials are analyzed, the ferrites N87 (from EPCOS) and IP12E (from THORNTON) and amorphous and nanocrystalline alloys. In the ferrites cases, it was possible to carry out practical experiments and prove that they are able to meet the operating needs of EFL. However, it was not possible to acquire toroids alloys, amorphous or nanocrystalline, with the internal diameter required to accommodate the bulb of the EFL therefore, results of simulations are presented for these cores projects. At the end of the work, comparisons are made between the results obtained. / Este trabalho apresenta um estudo das características de materiais magnéticos. A aplicação deste estudo é o acionamento de uma lâmpada fluorescente sem eletrodos (LFSE). O acionamento deste tipo de lâmpada é realizado a partir de efeitos eletromagnéticos, sem a necessidade de eletrodos. Em virtude disso, as LFSE apresentam, dentre as demais lâmpadas de descarga, uma longa vida útil associada a uma baixa depreciação do fluxo luminoso, representando uma alternativa atraente para sistemas de iluminação. Devido as características magnéticas das LFSE, a frequência de operação desse tipo de sistema deve ser elevada, com o objetivo de reduzir o volume dos elementos indutivos, evitando o sombreamento causado pelos mesmos. Com isso, é proposto o estudo de diferentes materiais magnéticos capazes de operar sob estas circunstâncias. Foram realizadas experiências a fim de obter características de materiais, tais como, a curva de magnetização e as perdas de energia, e simulações para estudar características não acessíveis através de meios práticos. Quatro diferentes materiais são analisados, os ferrites N87 (da EPCOS) e IP12E (da THORNTON) e as ligas amorfas e nanocristalinas. No caso dos ferrites foi possível realizar experiências práticas e comprovar que os mesmos são capazes de suprir as necessidades de funcionamento da LFSE. Porém, não foi possível adquirir toroides de ligas, amorfas ou nanocristalinas, com o diâmetro interno necessário para acomodar o bulbo da LFSE, portanto, resultados de simulações são apresentados para os projetos destes núcleos. Ao final do trabalho são realizadas comparações entre os resultados adquiridos.

O presente trabalho objetiva o estudo, obtenção e caracterização da liga magnética macia Fe-Si-P produzida por metalurgia do pó convencional visando à futura aplicação em núcleos de máquinas elétricas, atualmente fabricados por estampagem de chapas. Escolheu-se com base em testes prévios a liga Fe-3%Si-0,75%P. Para a obtenção da liga, foi utilizada a rota de mecâno-síntese com diferentes tempos de moagem: 1 h, 3 h e 9 h, além do material sem moagem para comparação. Na sequência compactaram-se uniaxialmente a frio os corpos de prova a 600 MPa seguido de sinterização a 1150 ºC em atmosfera de gás argônio. A análise da influência do tempo de moagem nas propriedades físicas, mecânicas, magnéticas e elétricas no material sinterizado foi a meta central deste trabalho. A caracterização das propriedades físicas mostrou uma redução da densidade aparente do pó moído, um aumento da distribuição do tamanho de partícula e redução do mesmo com o aumento do tempo de moagem. No que se refere às propriedades magnéticas, evidenciou-se que o material moído durante 3h apresentou os melhores resultados de indução de saturação (1,15 T), apesar do aumento na coercitividade já previsto devido ao processo de mecâno-síntese. Além disso, a difração de raios-X detectou a formação da liga através da solução sólida dos elementos P e Si na matriz ferrita. A análise metalográfica revelou a diminuição do tamanho de grãos com o aumento do tempo de moagem. Por fim, realizou-se a simulação do protótipo para análise do desempenho do material visando à aplicação futura. Esta, realizada pelo método de elementos finitos em um núcleo de um gerador síncrono com ímãs permanentes de NdFeB resultou em uma densidade de fluxo (1,95T) para o material com 3h de moagem e um torque de apenas 13% inferior se comparado ao gerador convencional produzido com núcleos de chapas de aço elétrico. / The present work aims to study, obtaining and characterization of Fe-Si-P soft magnetic alloy produced by conventional powder metallurgy intended for the future application in electrical machines cores, currently manufactured by sheet metal forming. The alloy Fe-3%Si-0,75%P was chosen based on previous tests. To obtain the alloy was used mechanical alloying route with different milling times: 1 h, 3 h and 9 h, and the material without milling for comparison. In the sequence, the specimens were uniaxially cold compacted at 600 MPa followed by sintering at 1150 ° C in an atmosphere of argon. The analysis of the influence of milling time on the physical, mechanical, magnetic and electric properties of the sintered material was the central goal of this work. The physical properties characterization showed a reduction in the bulk apparent density of the milled powder, an increase in particle size distribution and reduction thereof with increasing milling time. As regards magnetic properties, it was observed that the milled material for 3 hours showed the best results of saturation induction (1.15 T), despite the increase in the coercivity as expected due to the inherent mechanical alloying process. Furthermore, the X-ray diffraction detected the alloy formation through the solid solution of P and Si elements in the ferrite matrix. The metallographic analysis showed the decrease in grain size with increasing milling time. Finally, were performed a simulation prototype for analysis of material performance in order to future implement. This, held by finite element method on a synchronous generator core with NdFeB permanent magnets, resulting in a flux density (1.95 T) for the material with 3h of milling and a torque of only 13% lower compared to conventional generator produced with cores of electric steel sheet.

Este trabalho de mestrado teve por objetivo a recuperação de um espectrômetro de RMN de dupla-ressonância construído na década de 1980 para o estudo de materiais no estado sólido. Esse espectrômetro foi parcialmente destruído por um raio que atingiu o prédio do IFSC-USP em 2001, tendo sua parte digital inutilizada, a qual envolvia o gerador de pulsos, e o digitalizador e promediador de sinais. Este trabalho envolveu a instalação de uma placa geradora de pulsos e um osciloscópio digital, ambos comerciais, controlados por um computador executando programas elaborados por nosso grupo. Embora o espectrômetro permita a implementação de técnicas de RMN de alta resolução de dupla-ressonância para o estudo de materiais no estado sólido, os primeiros experimentos de RMN foram realizados com materiais magnéticos, os quais permitiram sua execução sem a utilização do magneto supercondutor. No momento, esse espectrômetro encontra-se em fase de aprimoramento e testes de desempenho e já tornou possível a obtenção de resultados importantes em materiais magnéticos / The objective of this work was to repair and upgrade a double-resonance NMR spectrometer assembled in the 80s for studying solid-state materials. In 2001 this instrument was damaged by an atmospheric discharge that destroyed its digital modules, i.e., the pulse generator, digitizer, and averager. The work reported on here involved installing a new pulse-generator board and a programmable digital oscilloscope, both commercially available. These are computer-controlled by software developed by our research group. Although the spectrometer allows the use of double resonance NMR techniques for studying solid-state materials, the first experiments were done with magnetic materials, which required no superconducting magnet. Presently, the spectrometer is still being tested and improved. Even so, it is already capable of yielding important data in the study of magnetic materials