Os compostos com estruturas peroviskitas (ABO3), em particular o PbTiO3 (PT), na sua forma cristalina mostram comportamento de um semicondutor com um “band gap" de energia de aproximadamente 3 eV. Na forma amorfa, estes materiais apresentam emissão de fotoluminescência na região do visível à temperatura ambiente quando preparados pelo método Pechini. Neste sentido decidiu-se pesquisar um método alternativo para a obtenção do PT nanoestruturado e amorfo a partir do PT cristalino. Tal nanoestrutura pode ser obtida por moagem mecânica de alta energia. O processamento por moagem de alta energia foi realizado em um moinho mecânico do tipo atritor. O acompanhamento estrutural e microestrutural da evolução da amorfização em função do tempo de moagem foi realizado por difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão. A variação do tamanho dos cristalitos foi acompanhada através da análise do alargamento dos picos de difração de raios X. O fenômeno de fotoluminescência dos pós moídos foi acompanhado por meio do espalhamento Raman e de técnicas de absorção óptica (fotoluminescência e UV-Visível). Os resultados mostram que o processamento utilizado modifica a superfície das partículas, deixando num estado altamente desordenado. O alto grau de desordem estrutural é suficiente para gerar muitos estados eletrônicos localizados dentro do gap de energia. Isto resulta em um decaimento radiativo de transições eletrônicas, que possivelmente devem ser responsáveis pela fotoluminescência. Além disso, verificou-se que a eficiência do processo de moagem aumenta quando são usados esferas com tamanho reduzido, pois a área de contato entre a superfície da esfera e a amostra aumenta. Isto sugere que o processo de amorfização é provocado preferencialmente por cisalhamento.

Os compostos com estruturas peroviskitas (ABO3), em particular o PbTiO3 (PT), na sua forma cristalina mostram comportamento de um semicondutor com um “band gap” de energia de aproximadamente 3 eV. Na forma amorfa, estes materiais apresentam emissão de fotoluminescência na região do visível à temperatura ambiente quando preparados pelo método Pechini. Neste sentido decidiu-se pesquisar um método alternativo para a obtenção do PT nanoestruturado e amorfo a partir do PT cristalino. Tal nanoestrutura pode ser obtida por moagem mecânica de alta energia. O processamento por moagem de alta energia foi realizado em um moinho mecânico do tipo atritor. O acompanhamento estrutural e microestrutural da evolução da amorfização em função do tempo de moagem foi realizado por difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão. A variação do tamanho dos cristalitos foi acompanhada através da análise do alargamento dos picos de difração de raios X. O fenômeno de fotoluminescência dos pós moídos foi acompanhado por meio do espalhamento Raman e de técnicas de absorção óptica (fotoluminescência e UV-Visível). Os resultados mostram que o processamento utilizado modifica a superfície das partículas, deixando num estado altamente desordenado. O alto grau de desordem estrutural é suficiente para gerar muitos estados eletrônicos localizados dentro do gap de energia. Isto resulta em um decaimento radiativo de transições eletrônicas, que possivelmente devem ser responsáveis pela fotoluminescência. Além disso, verificou-se que a eficiência do processo de moagem aumenta quando são usados esferas com tamanho reduzido, pois a área de contato entre a superfície da esfera e a amostra aumenta. Isto sugere que o processo de amorfização é provocado preferencialmente por cisalhamento.

Realizou-se um estudo dos efeitos das variáveis de moagem e dos moinhos de alta energia sobre a síntese do composto intermetálico NiAl. A influência do poder de moagem, tamanho de partícula inicial de Ni, agente controlador de processo e dimensões dos corpos moedores durante a síntese do composto NiAl no moinho Spex foi quantificada utilizando-se um planejamento fatorial. Verificou-se uma significativa influência do poder de moagem no tempo de ignição da reação exotérmica de formação do composto NiAl, além da influência da interação entre o poder de moagem, agente controlador de processo e dimensões dos corpos moedores no tamanho médio de partículas dos produtos das moagens. O rendimento no moinho Attritor demonstrou-se dependente do poder de moagem e também da quantidade de agente controlador do processo durante a moagem de misturas de pós de Ni e Al. A síntese por combustão de pós mecanicamente ativados no moinho Attritor levou à formação de NiAl3, Ni2Al3 e NiAl ou somente NiAl, dependendo da temperatura de síntese. Conduziu-se a tentativa de determinação experimental, através da técnica de calorimetria diferencial de varredura, das entalpias de formação dos compostos intermetálicos NiAl3, Ni2Al3, NiAl e Ni3Al; os valores encontrados para Ni2Al3 e Ni3Al foram, respectivamente, 167 kJ/mol e 93 kJ/mol. A formação de NiAl no moinho planetário, ao contrário do verificado nos moinhos Spex e Attritor, ocorreu de maneira gradual e o tempo necessário para a formação do composto foi dependente da quantidade de agente controlador de processo. Para os moinhos planetário e Attritor estimaram-se as respectivas energias de moagens transferidas ao longo do processo e o composto NiAl obtido nestes moinhos foi parcialmente ordenado. O método de Rietveld foi utilizado para a determinação da quantidade de NiAl formado após a moagem nos moinhos planetário e Attritor e também para a estimativa dos tamanhos de cristalitos e da deformação da rede. Amostras particuladas obtidas nos moinhos planetário e Attritor foram consolidadas, sinterizadas a 1300ºC e caracterizadas por ensaios de flexão e microdureza Vickers; as amostras apresentaram um comportamento frágil em flexão e microdureza Vickers inferior em comparação ao valor encontrado na literatura. / A study on the effect of milling variables and high-energy mills on the NiAl intermetallic compound synthesis was performed. The effect of ball-to-powder ratio, Ni particle initial size, the use of process control agent and milling media size on NiAl synthesis in a Spex mill was evaluated using a factorial design. It was shown that ball-to-powder ratio plays an important role in the ignition time of the mechanically induced reaction of NiAl intermetallic formation; moreover, an interaction of ball-to-powder ratio, process control agent and milling media size was found to affect the particle size of milling products. During milling of Ni and Al powder, the yield of an Attritor mill was found dependent on ball-to-powder ratio and the process control agent quantity. After combustion synthesis of powders, which were previously mechanically activated in the Attritor mill, monophasic NiAl or a mixture of NiAl3, Ni2Al3 and NiAl were obtained depending on synthesis temperature; however, swelling of samples was verified in both situations. The enthalpy of formation of Ni2Al3 and Ni3Al was measured using differential scanning calorimetry and the experimental values were, respectively, 167 kJ/mol and 93 kJ/mol. NiAl compound formation occurred through an exothermic reaction in Spex and Attritor mills, on the other hand, this intermetallic was gradually formed during milling in the planetary mill, and, in this milling device, the time for compound formation was dependent on process control agent quantity. Furthermore, the energy transferred to the powder during milling in planetary and Attritor mills was estimated, and the NiAl synthesized in these devices was partially disordered. Also, the Rietveld method was employed to determine the amount of NiAl synthesized in planetary and Attritor mills, and, also, estimate crystallite size and lattice strain of milling products. Finally, milling products of planetary and Attritor mills were consolidated and sintered at 1300ºC so that Vickers microhardness and flexion tests could be performed; these tests indicated a fragile behavior, and hardness lower than the value found on literature.

A obtenção do Cermet de níquel-zircônia via moagem de alta energia (Mechanical Alloying MA) foi estudado visando a preparação de anodos de células a combustível de óxido sólido (SOFC). O níquel metálico foi adicionado em três concentrações: 30, 40 e 50% em volume. As operações de moagem foram conduzidas em moinho vibratório de alta energia do tipo SPEX. Estudou-se a influência do tempo de moagem, a eficiência de aditivos para controle do processo, tipo e geometria dos potes de moagem. A influência destas variáveis foram avaliadas através de análises de tamanho de partículas, determinação de área superficial e morfologia do material resultante. O uso de pote de teflon resultou em contaminação por carbono. Por outro lado, o uso de pote de aço aumenta a contaminação por impurezas metálicas. As diversas geometrias projetadas para os potes mostraram que potes com maiores raios de concordância (R.15) apresentaram melhor rendimento. Após a conformação e sinterização a 1300°C em atmosfera de argônio, as amostras apresentaram valores de densidade entre 60 a 80% da densidade teórica. As microestruturas observadas por microscopia eletrônica de varredura revelaram uma boa homogeneidade na distribuição de fases do Cermet. A técnica de moagem de alta energia apresentou-se como boa opção na fabricação de Cermet Ni-ZrO2. / The ZrO2 and metallic Ni Cermet obtained by Mechanical Alloying MA is studied in the present work with the objective to prepare solid oxide fuel cells anodes (SOFC). Metallic Ni is added under three different concentrations: 30, 40 and 50% volume. The millings were conducted in SPEX vibratory mill where the influence of milling time, process control additives efficiency, type and geometry of milling vessels were studied. The study of the influence of these variables was made under particle size analysis, surface area determination and resulting material morphology. The use of teflon vessel causes contamination by carbon. On the other side, steel vessel increases the contamination by metallic impurities. The several geometries projected and analyzed for the vessels showed that vessels with larger bottom radius (R.15) showed the best results. After conformation and sintering at 1300°C in argon atmosphere the samples reached densities between 60 and 80% of the theoretical density. Microstructures observed by scanning electron microscopy reveal good homogeneity in the Cermet phases distribution. The mechanical alloying technique was considered a good option to obtain Ni- ZrO2 Cermet.

Ligas Ti-Si-B contendo a fase Ti6Si2B possuem potencial para aplicações estruturais em elevadas temperaturas, pois apresentam boa resistência à oxidação e baixos valores de anisotropia cristalográfica. O presente trabalho visa investigar o efeito da adição de Al e de Mg na estabilidade da fase Ti6Si2B e na resistência a oxidação de ligas de (67-x)Ti-xAl-22Si-11B, (67-x)Ti-xMg-22Si-11B produzidas por moagem de alta energia e subsequente sinterização. Os teores de Al e Mg variaram em 2 e 7 %-at. As misturas de pós elementares foram preparadas em um moinho de bolas planetário. Para entender o efeito da moagem de alta energia nas transformações de fases, as misturas de pós foram processadas por diferentes tempos: 20, 60, 180, 300, 420 e 600 minutos. Amostras moídas por 600 minutos foram usadas para preparar pastilhas cilíndricas de 6 mm de diâmetro, por meio de compactação uniaxial seguido de sinterização em atmosfera de argônio (à 1100ºC durante 240 min). Os pós moídos e as amostras sinterizadas foram caracterizadas com o auxílio de técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). Para determinar a resistência à oxidação das ligas sinterizadas, as amostras foram aquecidas à 900 por 900 min, enquanto que medidas de dureza Vickers foram feitas para determinar a homogeneidade química e microestrutural desses materiais. Os resultados de DRX indicaram que soluções sólidas supersaturadas foram formadas durante a moagem das misturas de pós Ti-Al-Si-B e Ti-Mg-Si-B. No caso das ligas Ti-Mg-Si-B sinterizadas, notou-se a quantidade reduzida de Ti6Si2B com o aumento do teor de magnésio na liga, e as fases Ti5Si3 e TiB foram preferencialmente formadas durante a sinterização. Para as ligas contendo alumínio, observou-se uma redução na formação da fase Ti6Si2B com o aumento dos teores do elemento adicionado, havendo a formação da fase Ti5Si3 para a liga contendo 7 (at.%) de alumínio. / Ti-Si-B alloys containing the Ti6Si2B phase have potential for high-temperature structural applications, because exhibit oxidation resistance and low crystallographic anisotropy. The presented work aims to investigate the effect of Al and Mg addition on the Ti6Si2B stability and oxidation resistance of the (67-x)Ti-xAl-22Si-11B, (67-x)Ti-xMg-22Si-11B alloys produced by high-energy ball milling and subsequent sintering. The Al and Mg contents varied in 2 and 7%-at. The elemental powder mixtures were prepared in a planetary ball mill. The powder mixtures were processed at different times: 20, 60, 180, 300, 420 and 600 min, to understand on effect of high-energy milling. Powders milled for 600 minutes were used to prepare round samples with 6 mm diameter by uniaxial pressing followed by sintering in argon atmosphere (1100ºC for 240 min). The milled powders and the sintered samples were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) techniques. Heating in air up to 900 and 1100 oC for 240 min was conducted to determine the oxidation resistance of the sintered alloys, while the Vickers hardness measurements were performed in order to determine the chemical and microstructural homogeneities of these materials. XRD results indicated the presence of extended solid solution during milling of Ti-Al-Si-B and Ti-Mg-Si-B powder mixtures. In the sintered Ti-Mg-Si-B alloys, it was noted the reduced Ti6Si2B amount with increase of Mg content in alloy, and the Ti5Si3 and TiB phases were preferentially formed during sintering. For alloys containing aluminum, there was a reduction in Ti6Si2B phase’s formation with the increasing of added element content, having the Ti5Si3 phase’s formation for the alloy containing 7(at.%) of aluminum.

Vários trabalhos têm indicado que ligas de titânio formadas por Tiss (ss -solução sólida) e Ti6Si2B apresentam potencial para aplicações estruturais em altas temperaturas e para fabricação de implantes ortopédicos devido ao baixo coeficiente de anisotropia cristalográfica do composto Ti6Si2B e às características de integração óssea da liga Ti-10Si-5B (%at.), respectivamente. Entretanto, o composto Ti6Si2B tem sua região monofásica restrita e próxima da composição Ti-22,2Si-11,1B (%at.) e o uso de elementos ligantes pode contribuir para estender sua região de estabilidade, evitando assim a possibilidade de formação de Ti5Si3. Nesse contexto, o presente trabalho avalia o efeito da adição do cobre e do tungstênio na estabilidade do composto Ti6Si2B, variando suas quantidades em 2 e 6 %at. Para obter as homogeneidades química e microestrutural, as ligas quaternárias foram produzidas por moagem de alta energia e subsequente sinterização. As transformações de fases ocorridas nas amostras dos pós moídos e também nas ligas Ti-Cu-Si-B e Ti-W-Si-B tratadas foram caracterizadas pelas técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). Em pós de Ti-Cu-Si-B, os picos de silício e cobre desapareceram após 180min de moagem, sugerindo que ocorreu a dissolução desses elementos na estrutura cristalina do titânio, enquanto que a fase Ti6Si2B foi formada nas amostras sinterizadas. Contudo, a fase Ti5Si3 e outras regiões ricas em ferro foram também identificadas na microestrutura da liga Ti-2Cu-22,2Si-11,1B tratada. Nas misturas de Ti-W-Si-B, foram identificadas as fases Ti6Si2B e Ti5Si3 em todos os tempos de moagem, incluindo as ligas provenientes dos pós aderidos aos meios de moagem. Apenas a mistura Ti-2W-22Si-11B (%at.) moída por 7 h obteve uma densificação quase completa após sinterização. Nessa mesma liga, uma fase com estequiometria próxima a Ti2W foi identificada por microanálise via EDS. As demais ligas do sistema Ti-W-Si-B estudadas apresentaram quantidade significativa de poros em suas microestruturas. O tungstênio foi preferencialmente dissolvido na fase desconhecida e em Ti5Si3. Teores de ferro foram detectados com maior evidência em ligas produzidas por moagem durante 10 h. / Various works have indicated that the titanium alloys formed by Tiss (ss-solid solution) and Ti6Si2B present potential for high-temperature structural applications and fabrication of orthopedic implants due to the low crystallographic anisotropy of Ti6Si2B and osseointegration features of the Ti-10Si-5B alloy (at.-%), respectively. However, the Ti6Si2B compound exists in a narrow single-phase region close to the Ti-22,2Si-11,1B composition alloy (at.-%) and the alloying addition can contribute to extend its stability region avoiding the formation of Ti5Si3. In this regard, the present work evaluates the effect of copper or tungsten addition on the Ti6Si2B stability, varying their amounts in 2 and 6 at.-%. To obtain the chemical and microstructural homogeneities the quaternary alloys were produced by high-energy ball milling and subsequent sintering. The phase transformations occurred during milling and sintering of the Ti-Cu-Si-B and Ti-W-Si-B powders were evaluated by the X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive spectrometry (EDS). In the Ti-Cu-Si-B powder mixtures, the peaks of silicone and copper disappeared after 180 min of milling suggesting that occurred their dissolution into the titanium lattice whereas the Ti6Si2B phase was formed in the sintered samples. However, the Ti5Si3 phase and others iron-rich regions were also identified in microstructure of the sintered Ti-2Cu-22,2Si-11,1B alloy. In Ti-W-Si-B mixtures, the Ti6Si2B and Ti5Si3 phases were identified in all milling times, including alloys produced by adhered powders on the milling tools. Only the Ti-2W-22Si-11B at.-% mixture milled for 300 min got a nearly full densification after sintering. In the same alloy, a phase with stoichiometry close to Ti2W was identified by microanalysis via EDS. The other alloys from the Ti-W-Si-B system showed a significant amount of pores in their microstructures. Tungsten is preferably dissolved in the unknown and Ti5Si3 phases. Iron contents were detected with greater evidence in alloys produced by milling for 10 h. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Muitos materiais cerâmicos são de grande importância tecnológica, como é o caso da tialita (β-Al2TiO5). Essa cerâmica possui excelente resistência ao choque térmico, elevado ponto de fusão, baixa condutividade térmica e elétrica, baixo coeficiente de expansão térmica e baixa molhabilidade com metais não-ferrosos fundidos, o que permite seu emprego em diversas aplicações, sobretudo no setor refratário. Contudo, esse material pode apresentar instabilidade estrutural e formação de microtrincas após a sinterização. A proposta desse trabalho envolveu o emprego de moagem de alta energia (MAE) dos pós precursores de tialita (Al2O3 e TiO2), com adição de MgO, visando à obtenção de pós nanométricos, o que pode melhorar a reatividade entre esses dois óxidos, devido ao aumento da área superficial, sendo que a adição de MgO ao sistema teve como objetivo a estabilização da fase β-Al2TiO5 à temperatura ambiente. Assim, alumina (Al2O3) e titânia (TiO2) foram moídas, por 4 e por 8 horas, nas proporções molares de 45:45, 55:35 e 35:55, com 10% em mol de MgO. Os pós moídos foram sinterizados em forno resistivo (sinterização convencional) e por sinterização assistida por corrente elétrica (SPS – Spark Plasma Sintering). A caracterização dos pós moídos se deu por difração de raios X (DRX), evidenciando que as condições de moagem adotadas não foram suficientes para a formação de tialita nessa etapa, formação essa anteriormente especulada; no entanto, através da equação de Scherrer, foram detectados tamanhos de cristalito nanométricos para todas as composições investigadas. Após compactação via prensagem uniaxial, secagem e sinterização, os corpos de prova foram caracterizados por DRX, evidenciando a formação de tialita em todas as condições investigadas, além da presença de precursores não reagidos e dos espinélios Al2MgO4 e Mg2TiO4. Foram realizadas também medidas de porosidade aparente e densidade aparente e os resultados indicaram que a técnica SPS promoveu uma sinterização mais eficiente, obtendo-se em todas as composições níveis de densificação superiores àqueles obtidos para as amostras sinterizadas convencionalmente. As medidas de microdureza Vickers das amostras evidenciaram também a influência da técnica de sinterização nessa propriedade, onde novamente a técnica SPS proporcionou valores mais elevados. Contudo todas as técnicas apresentaram valores de microdureza próximos ao observado na literatura (5 GPa). Em todas as medidas e análises feitas nesse estudo foi possível observar a influência da composição e do tempo de moagem, onde o excesso de alumina e o maior tempo de moagem proporcionaram em todos os casos resultados superiores em termos de propriedades físicas e mecânicas, assim como menores tamanhos de cristalito. As micrografias obtidas por MEV-FEG confirmaram os resultados obtidos, evidenciando menor crescimento de grão nas amostras sinterizadas por SPS e maior porosidade nas amostras sinterizadas convencionalmente. Apesar da técnica SPS proporcionar corpos com propriedades superiores, a sinterização convencional também apresentou bons resultados para as propriedades estudadas, na maioria dos casos, próximos à SPS, principalmente de densidade aparente e microdureza. Assim, ambas técnicas demonstram grande potencial para estudos dentro da área de refratários, associadas à moagem de alta energia, a qual propicia a obtenção de nanopós. / Many ceramic materials have great technological importance, such as tialite (β-Al2TiO5). This ceramic has excellent thermal shock resistance, high melting point, low thermal and electrical conductivity, low coefficient of thermal expansion and low wettability with molten non-ferrous metals, which allows its use in many applications, particularly in the refractory sector. However, this material may present structural instability and formation of microcracks after sintering. The purpose of this work includes the use of mechanical alloying (MA) of the tialite precursor powders (Al2O3 and TiO2), with addition of MgO, in order to obtain nanometric powders, which can improve the reactivity between these two oxides due the increase of surface área, whereas the addition of MgO to the system aimed at the stabilization of β-Al2TiO5 phase at room temperature. Thus, alumina (Al2O3) and titania (TiO2) were milled for four and eight hours in molar ratios of 45:45, 55:35 and 35:55, with 10 mol% of MgO. The milled powders were sintered in resistive oven (conventional sintering) and by sintering assisted by electric current (SPS – Spark Plasma Sintering). The characterization of milled powders was made by X-ray diffraction (XRD), showing that the adopted milling conditions were not sufficient for the formation of tialite at this stage, formation previously speculated; however, by the Scherrer equation were detected nanometric crystallite sizes for all investigated compositions. After compression by uniaxial pressing, drying and sintering, the samples were characterized by XRD, showing the formation of tialite for all investigated conditions, and the presence of unreacted precursors and spinels Al2MgO4 and Mg2TiO4. Also were conducted apparent porosity and apparent density measurements and the results indicated that the SPS technique promoted more efficient sintering, yielding in all compositions, densification levels higher than those obtained for the samples sintered conventionally. The Vickers microhardness measurements of the samples also showed the influence of sintering technique in this property, so that again the SPS technique provided higher values. However all the techniques presented microhardness values close to those observed in the literature (5 GPa). In all measurements and analyzes in this study it was possible to notice the influence of the composition and milling time, so that the alumina excess and the largest milling time provided superior results in terms of physical and mechanical properties in all cases, as well as lower crystallite sizes. The SEM-FEG micrographs confirmed the obtained results, showing a lower grain growth in the samples sintered by SPS and greater porosity in the samples sintered conventionally. Although the SPS technique to provide bodies with superior properties, conventional sintering also showed good results for the studied properties; in most cases with values close to SPS, especially in apparent density and microhardness. Thus, both techniques show great potential for studies in the refractory area, associated with mechanical alloying, which provides nanopowders. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A Tialita (- Al2TiO5) apresenta elevada resistência ao choque térmico, alto ponto de fusão, baixo coeficiente de expansão térmica linear reversível (25-1000C  1,0 x 10-6 C-1), baixa condutividade térmica, além de boa resistência ao ataque por banhos metálicos. Devido a estas características, ela apresenta um alto potencial no setor de refratários, para aplicações em indústrias de fundição e automotiva, tubos de proteção de termopares em banhos de metais não ferrosos, cadinhos, entre outros. Todavia, a tialita apresenta dois problemas críticos: a decomposição eutetóide em seus óxidos precursores na faixa de 750 a 1300ºC e a formação de trincas em sua matriz durante o resfriamento após a sinterização devido à sua elevada anisotropia, comprometendo a resistência mecânica do produto. De acordo com a literatura, a microestrutura final obtida em peças de tialita através de processamento cerâmico convencional (com tamanho de grãos maiores que 2 mícrons) não consegue impedir o problema do microtrincamento, com consequente fragilização do produto. Através da moagem de alta energia (MAE) é possível obter pós ultrafinos, com grãos de dimensões nanométricas, além de uma elevada homogeneidade na mistura e microestrutura refinada. Nesse trabalho foi investigada a obtenção de tialita variando-se a proporção de TiO2: Al2O3 em 45:45, 55:35 e 35:55 em peso, utilizando 10% em peso de óxido de magnésio como aditivo. Após moídos a úmido por quatro e oito horas via MAE (moagem de alta energia), os pós foram caracterizados por difração de Raios X, não sendo observada a formação de tialita. Pastilhas foram compactadas através de prensagem uniaxial e sinterizadas a 1500oC (2 e 4 horas); a difração de Raios X foi novamente utilizada, onde foi confirmada a formação de tialita em todas as composições e condições de queima avaliadas, sendo ainda identificado em todos os casos a presença de alumina e titânia. Medidas de densidade a verde comprovaram a influência do tempo de moagem na densidade dos corpos, tendo estas medidas variado de 2,25 g/cm3 para as amostras com equimolares em alumina e titânia moídas durante 4 horas até 2,41 g/cm3 para as amostras com excesso de titânia moídas durante 8 horas. Quanto maior o tempo de queima e de moagem, menor a porosidade encontrada, os maiores valores foram encontrados para a composição AT, que apresentaram porosidade entre 12 a 14%; já os melhores resultados foram obtidos para composição com excesso de titânia (5,54% de porosidade). Os valores de retração ficaram muito próximos, em torno de 10% para a maioria das amostras. Para a caracterização mecânica e microestrutural dos corpos queimados foram realizados ainda os ensaios de compressão diametral e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente. No que concerne a resistência mecânica, os resultados mostraram o efeito positivo da moagem, onde foi observado que quanto maior o tempo de moagem, maior a resistência à compressão diametral, sendo que as amostras com excesso de titânia apresentaram os melhores resultados, chegando a 9,31 MPa, enquanto que as amostras AT não ultrapassaram 4,88 MPa. As amostras com maior teor de titânia foram as que apresentaram também microestrutura mais refinada, com tamanho de grãos de até 1 m. / The Tialite (- Al2TiO5) has an excellent thermal shock resistance, high melting point, very low coefficient of reversible linear thermal expansion (25-1000C1,0x10-6 C-1), low thermal conductivity, as well as good resistance to attack by molten metal. Due to these technical features, this material has good potential for application concerning refractory segments such as applications in the foundry and automotive industries, thermocouples for non-ferrous, metal baths, and crucibles, among others. However, the tialite presents two critical issues: 1). It decomposes, giving rise to Al2O3-α and titanium oxide (rutile) by a eutectoid reaction at temperatures between 750 a 1300ºC and 2). The expansion crystal structure anisotropy, that promotes the low thermal expansion coefficients, provokes micro cracking, affecting the product’s mechanical strength. These two issues impact, the final tialite microstructure obtained by the conventional ceramic processing (that has grain size larger than 2 micros) demonstrating that it cannot avoid a micro cracking problem, resulting in the consequential weakening of the product. Through the High Energy Milling or Mechanical Alloying (MA), it is possible to obtain ultrafine powders, grains with nanometric dimensions, as well as a high homogeneity in the mixture and refined microstructure. In this study, it was investigated different ways to obtain tialite by varying the ratio of TiO2: Al2O3 of 45:45, 55:35 and 35:55 molar weight, using 10% molar weight of magnesium oxide as additive. After wet milling for four and eight hours, using high energy milling, the powders were characterized by X-ray diffraction, tialite's formation was not being observed. Tablets were compacted by uniaxial pressing and sintered at 1500oC (2 and 4 hours); X-ray diffraction was used again, which confirmed tialita formation in all compositions. Evaluation of the firing conditions also been identified in all cases the presence of alumina and titanium oxide. Density measurements showed the influence of milling time on the density of the green samples, where density measurements varied from 2.25 g/cm3 for samples with equimolar alumina and titania milled for 4 hours until 2.41 g/cm3 for samples with greater titania content milled for 8 hours. For longer sintering and milling time, it results in lower porosity results, the higher porosity results were related the samples named AT, which showed porosity between 12 and 14%; on the other hand, good results were achieved for samples with greater titania content (5.54% of porosity). The diametrical shrinkage results were really similar for all samples, it were around 10% for the most samples. Mechanical and micro structural characterization of burned samples were also carried out, as well as, the diametrical compression tests and scanning electron microscopy, respectively. Concerning mechanical strength, the results showed the positive effects of milling time, where the, tests showed, the longer the milling time, the greater the resistance encountered in diametric compression, where samples with greater titania content demonstrated the highest resistance, achieved 9.31 MPA, while the samples AT didn’t achieve more than 4.88MPa. The samples with greater titania content also demonstrated more refined microstructure with grain size of 1m.

A obtenção do Cermet de níquel-zircônia via moagem de alta energia (Mechanical Alloying MA) foi estudado visando a preparação de anodos de células a combustível de óxido sólido (SOFC). O níquel metálico foi adicionado em três concentrações: 30, 40 e 50% em volume. As operações de moagem foram conduzidas em moinho vibratório de alta energia do tipo SPEX. Estudou-se a influência do tempo de moagem, a eficiência de aditivos para controle do processo, tipo e geometria dos potes de moagem. A influência destas variáveis foram avaliadas através de análises de tamanho de partículas, determinação de área superficial e morfologia do material resultante. O uso de pote de teflon resultou em contaminação por carbono. Por outro lado, o uso de pote de aço aumenta a contaminação por impurezas metálicas. As diversas geometrias projetadas para os potes mostraram que potes com maiores raios de concordância (R.15) apresentaram melhor rendimento. Após a conformação e sinterização a 1300°C em atmosfera de argônio, as amostras apresentaram valores de densidade entre 60 a 80% da densidade teórica. As microestruturas observadas por microscopia eletrônica de varredura revelaram uma boa homogeneidade na distribuição de fases do Cermet. A técnica de moagem de alta energia apresentou-se como boa opção na fabricação de Cermet Ni-ZrO2. / The ZrO2 and metallic Ni Cermet obtained by Mechanical Alloying MA is studied in the present work with the objective to prepare solid oxide fuel cells anodes (SOFC). Metallic Ni is added under three different concentrations: 30, 40 and 50% volume. The millings were conducted in SPEX vibratory mill where the influence of milling time, process control additives efficiency, type and geometry of milling vessels were studied. The study of the influence of these variables was made under particle size analysis, surface area determination and resulting material morphology. The use of teflon vessel causes contamination by carbon. On the other side, steel vessel increases the contamination by metallic impurities. The several geometries projected and analyzed for the vessels showed that vessels with larger bottom radius (R.15) showed the best results. After conformation and sintering at 1300°C in argon atmosphere the samples reached densities between 60 and 80% of the theoretical density. Microstructures observed by scanning electron microscopy reveal good homogeneity in the Cermet phases distribution. The mechanical alloying technique was considered a good option to obtain Ni- ZrO2 Cermet.

JÚNIOR, C.A.R. Estudo das propriedades estruturais e elétricas de ferritas hexagonais do tipo M (BaxSr1-xFe12O19). 2007.126 f. Dissertação (Mestrado em Química Inorgânica) – Centro de Ciências , Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by irlana araujo (irlanaaraujo@gmail.com) on 2011-11-09T18:46:41Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_Cau_Júnior.pdf: 6013462 bytes, checksum: a88161ebb86cf45aa33a3f98eb35f61b (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Nascimento(vieiraaline@yahoo.com.br) on 2011-11-11T11:07:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_Cau_Júnior.pdf: 6013462 bytes, checksum: a88161ebb86cf45aa33a3f98eb35f61b (MD5) / Made available in DSpace on 2011-11-11T11:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_Cau_Júnior.pdf: 6013462 bytes, checksum: a88161ebb86cf45aa33a3f98eb35f61b (MD5) Previous issue date: 2007-05-16 / Neste trabalho realizou-se estudos em escala laboratorial de soluções sólidas, procedentes dos precursores Fe2O3, BaCO3 e SrCO3, através do processo de moagem mecânica de alta energia, foram produzidos com sucesso pós nanocristalinos de BaxSr1-xFe12O19 (onde 0 x 1)os quais através de estudos de suas propriedades estruturais, morfológicas e elétricas foram caracterizados. As propriedades das hexaferritas do tipo M de bário ou de estrôncio são de grande interesse nas aplicações de magnetos permanentes, meios de registros magnéticos, dispositivos de microondas, absorvedores e sensores. Essas soluções sólidas substitucionais, depois de moídas receberam procedimento cerâmico tradicional (procedimento do estado sólido). A estrutura cristalina das amostras foram identificadas por difração de raios-X (hexagonal) pertencem ao grupo espacial P63/mmc. Os dados de difração de raios-X foram refinados pelo método Reitveld. Fez-se uso da espectroscopia Mössbauer para realizar a sondagem do ferro presente na estrutura cristalina, constatando-se o estado de oxidação do ferro (Fe3+) presente nos materiais analisados e a geometria do sítio cristalino no qual está presente. A morfologia e o tamanho médio dos espécimes, na forma de pastilhas, foram analisados por Microscopia Eletrônica de Varredura [216 – 339 nm], assistida por Energia Dispersiva de Raios-X, para analise química elementar. Foi realizado o estudo da constante dielétrica (K’), do fator de perda dielétrica (tg ) e a propriedade de condutividade elétrica ( ) As propriedades dielétricas e elétrica foram analisadas em função da freqüência, a temperatura ambiente, numa faixa compreendida entre 100 Hz e 40 MHz. Nos resultados das propriedades dielétricas, constatou-se que a amostra BFO100 apresenta a maior constante dielétrica (K’ = 394,79) e a maior condutividade elétrica ( = 1,98 . 10-5 -1.m-1), porém, a menor perda dielétrica verificou-se nas amostras BFO75 e BFO90 (em ambas 0,81). Em virtude da constante dielétrica observada o espécime BFO100 apresenta o melhor perfil para aplicações de RF (radio freqüência).